SU792086A1 - Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps - Google Patents

Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps Download PDF

Info

Publication number
SU792086A1
SU792086A1 SU772539071A SU2539071A SU792086A1 SU 792086 A1 SU792086 A1 SU 792086A1 SU 772539071 A SU772539071 A SU 772539071A SU 2539071 A SU2539071 A SU 2539071A SU 792086 A1 SU792086 A1 SU 792086A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
windings
load
polished rod
dynamometer
magnetic circuit
Prior art date
Application number
SU772539071A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мадияр Фахритдинович Зарипов
Лариса Хасановна Зайнутдинова
Геннадий Николаевич Ковшов
Нурулла Фаритович Кагарманов
Юнер Гаянович Валишин
Original Assignee
Уфимский Авиационный Институт Им.Орджоникидзе Министерства Высшего И Среднего Специального Образования Рсфср
Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уфимский Авиационный Институт Им.Орджоникидзе Министерства Высшего И Среднего Специального Образования Рсфср, Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности filed Critical Уфимский Авиационный Институт Им.Орджоникидзе Министерства Высшего И Среднего Специального Образования Рсфср
Priority to SU772539071A priority Critical patent/SU792086A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU792086A1 publication Critical patent/SU792086A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

1one

Изобретение относитс  к области контрол  и нефтедобывающей промышленности и предназначено дл  динамометрировани  глубинных штанговых насосов В нефтедобывающих скважинах. 5The invention relates to the field of control and the oil industry, and is intended for the dynamometer of submersible sucker rod pumps in oil producing wells. five

Известен динамометр, который содержит плоский упругий чувствительный элемент с множеством отверстий, в каждом из которых размещены резистивные датчики. По изменению сопротивле- «в ни  датчиков суд т о величине нагрузки 1 .A dynamometer is known that contains a flat elastic sensing element with a plurality of holes, each of which contains resistive sensors. By the change in resistance, the sensors are judged on the magnitude of the load 1.

Известно также устройство дл  динамометрировани , которое содержит чувствительный элемент в виде нагрузоч- 15 ного кольца с наклеенными на его внутренней и наружной поверхност х тензоэлементами 2. It is also known a device for dynamometry, which contains a sensitive element in the form of a load ring 15 with tension elements 2 glued on its inner and outer surfaces.

Недостатком этих устройств  вл етс  наличие контактных соединений между 20 резистивными датчиками, клеевых соединений между тензорезисторами и чувствительным элементом, что обуславливает недостаточно высокую дл  неф тепромысловых условий надежность. 25The disadvantage of these devices is the presence of contact joints between 20 resistive sensors, adhesive joints between the strain gauges and the sensing element, which makes the reliability not sufficiently high for oilfield conditions. 25

Известен также наиболее близкий по технической сущности магнитоупругий преобразователь механических усилий, содержащий магнитопровод с четырьм  пазами, в которые уложены две взаим- 30Also known is the closest to the technical essence of the magnetoelastic transducer of mechanical forces, containing a magnetic core with four grooves, in which two mutually 30

но-перпендикул рные обмотки. Плоскости первичной и вторичной обмоток расположены под углом 45° к направлению усили . Дл  концентрации механических напр жений в области обмоток предназначены выступы, расположентае на оси симметриии мarнитoпpoвoдa ЗJ.but perpendicular windings. The planes of the primary and secondary windings are located at an angle of 45 ° to the direction of force. The projections located on the axis of symmetry of the ZJ conduit are intended to concentrate the mechanical stresses in the region of the windings.

Недостаток известного устройства заключаетс  в сложности изготовлени  обмоток. Обмотки преобразовател   аматываютс  вручную, причем число витков обмоток ограничено по технологи- ческим причинам.A disadvantage of the known device is the difficulty of manufacturing the windings. Transformer windings are operated manually, and the number of turns of the windings is limited for technological reasons.

Наименее надежньгм элементом конструкции известного магнитоупругого преобразовател   вл ютс  обмотки. Т желые услови  эксплуатации контролируемого объекта привод т к отказам обмоток . Кроме того, разрушение обмоток может возникнуть прк частых ремонтах скважинного оборудовани .The least reliable structural element of the known magnetoelastic transducer are windings. The severe operating conditions of the monitored object lead to winding failures. In addition, the destruction of the windings may occur due to frequent repairs of downhole equipment.

Динамометрирование глубиннонасосных установок осуществл етс  периодически через большие интервалы времени. В то же врем  длительность процесса динамометрировани  не превышает 1030 мин.Dynamometer of submersible installations is carried out periodically at long intervals. At the same time, the duration of the process of torque measurement does not exceed 1030 minutes.

Таким образом, стационарна  установка известных магнитоупругих преобразователе;; на каждом станке-качалкеThus, the stationary installation of the known magnetoelastic transducer ;; on each pumping unit

приводит к нерациональному их использованию , уменьшению срока службы и, слеловатёльно, понижению надежности.leads to irrational use of them, reduced service life and, in a mean time, reduced reliability.

Однако кратковременна  установка динамометра на контролируемый объект Нежелательна, поскольку непосредствеbjp после включени  станка-качалки в скважине возникает переходный процес Длительность переходного процесса может быть от нескольких часов до суток.При этом показатели работы скважины будут существенно отличатьс  от показателей, соответствующих рабочему режиму.However, short-term installation of a dynamometer on a controlled object is undesirable, since a transition process occurs immediately after switching on the pumping unit. The duration of the transition process can be from several hours to a day. At the same time, the performance of the well will differ significantly from those corresponding to the operating mode.

Цель изобретени  - повышение надежности динамометрировани .The purpose of the invention is to increase the reliability of the dynamometer.

Поставленна  цель достигаетс  тем что первичньле и вторичные обмотки выполнены в виде плоских пр моугольных рамок, установлены на съемной планке и размещены в пазах в плоскост х , параллельных линии действи  нагрузки , причем выступы дл  концентрации нагрузк:и расположены соосно с пазами, ч-исло которых в два раза болше числа выступов.The goal is achieved by the fact that the primary and secondary windings are made in the form of flat rectangular frames, mounted on a removable plate and placed in grooves in planes parallel to the line of action of the load, the protrusions for concentrating the load: and arranged coaxially with the slots, which are twice the number of projections.

На фиг.1 представлено расположение аппаратуры;,на фиг.2 показана установка магнитопровода в канатной подвеске полированного штока; на фиг.З - сечение А-А на фиг. 2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг.5 показано магнитное поле, возни KaKHiiee в магнитопроводе.Figure 1 shows the location of the equipment; and figure 2 shows the installation of the magnetic circuit in the cable suspension polished rod; in FIG. 3 - section A-A in FIG. 2; figure 4 - section bB in fig.Z; figure 5 shows the magnetic field, KaKHiiee fuss in the magnetic circuit.

На фиг.1 изображена скважина, имеща  обсадную колонну 1, проход щую от поверхности земли к глубине. Внутри обсадной колонны расположена колонна насосно-компрессорных труб 2 с глубинным насосом в нижнем конце скважины. Глубинный насос состоит из цилиндра 3, поршн  .(плунжера 4 и двух шаровых клапанов 5 и б верхнего нагнетательного и нижнего всасывающего соответственно. Плунжер 4 крепитс  к нижнему концу колонны насосных штанг 7, верхний конец которых прикреплен к полированному штоку 8, подвешенному с помощью нижней траверсы 9 и верхней траверсы 10 и троса 11 к головке балансира 12 станка-качалки. Назначение станка-качалки состоит в преобразовании врсццательного движени  вала электродвигател  в .колебательное движение балансира и возвратно-поступательное перекрещение цепи полированный шток - штанги - плунжер.Fig. 1 shows a well having a casing 1 extending from the surface of the earth to a depth. Inside the casing there is a tubing string 2 with a submersible pump at the lower end of the well. The submersible pump consists of a cylinder 3, a piston (a plunger 4 and two ball valves 5 and b of the upper discharge and lower suction, respectively. The plunger 4 is attached to the lower end of the string of pumping rods 7, the upper end of which is attached to the polished rod 8, suspended by the lower crosshead 9 and upper crosshead 10 and cable 11 to the head of the balancer 12 of the pumping unit. The purpose of the pumping unit is to convert the rotational movement of the motor shaft into an oscillatory movement of the balancer and reciprocating the intersection of the chain polished rod - rod - plunger.

Между траверсами 9 и 10 стационарно устанавливаетс  магнитопровод,13. Первичные и вторичные обмотки, вкладывающиес  при измерении в магнитопровод 13, св заны с блоком 14 питани  и регистрирующим блоком 15 посредством кабел  16. Пазы магнитопровода 13 (см.. фиг.2) выполнены в виде удлиненных пазов, параллельных линии действи  измер емой нагрузки. Выступы 18- располагаютс  на оси двухA magnetic core, 13, is permanently installed between the cross arms 9 and 10. The primary and secondary windings, which are inserted during the measurement in the magnetic circuit 13, are connected to the power supply unit 14 and the recording unit 15 by means of the cable 16. The grooves of the magnetic circuit 13 (see Fig. 2) are made in the form of elongated slots parallel to the line of action of the measured load. The projections 18 are located on the axis of the two

центральных пазов 17 и обеспечивают концентрацию нагрузки на участках магнитопровода, прилегающих к этим пазам. Дополнительна  концентраци  нагрузки в этой области достигаетс  за счет отверсти  19.the Central grooves 17 and provide the concentration of the load on the sections of the magnetic circuit adjacent to these grooves. Additional concentration of load in this area is achieved by opening 19.

В магнитопроводе 13 предусмотрено также сквозное отверстие 20, через которое проходит полированный шток 8 (см. фиг.4}. в пазы 17 магнитопровода 13 (см. фиг. 3 и 4 ) вложен обмотки 2Ijвыполненные в виде плоски пр   моу гол ь ных р амок.A through hole 20 is also provided in the magnetic core 13, through which the polished rod 8 passes (see Fig. 4}.) The windings 2Ij are made in the form of flat straight golden wires in the slots 17 of the magnetic core 13 (see Figs. 3 and 4). .

Обмотки прикреплены к переносной планке 22. к этой планке прикреплены также упор 23 и посто нные магниты 2 предназначенные дл  фиксации переносной части прибора на контролируемом объекте.The windings are attached to the portable strap 22. A stop 23 and permanent magnets 2 are also attached to this strap to fix the portable part of the device to the object being monitored.

Обмотки.21 подсоединены к кабелю 16 через патр.он 25. Дл  удобства эксплуйтации предусмотрены руко тки 26The windings 21 are connected to cable 16 through patron 25. Handles are provided for ease of operation.

На фиг.4 показано расположение обмоток 21 в пазах магнитопровода 13. Первичные обмотки предназначены индексом 21 , вторичные - 21.. Обмотки , расположенные в центральных нагружённых зонах магнитопровода под выступами, имеют в обозначении также индекс р (, 2l2p). Обмотки периферийных ненагруженных зон магнитопровода обозначены 21 , 2l2i; .Figure 4 shows the arrangement of the windings 21 in the slots of the magnetic core 13. The primary windings are designated by index 21, the secondary windings are 21 .. The windings located in the central loaded zones of the magnetic core under the protrusions also have the index p (, 2l2p). The windings of the peripheral unloaded zones of the magnetic circuit are marked 21, 2l2i; .

Все первичные обмотк.и 21,и соединены последовательно и подключены к источнику переменного тока. Вторичные обмотки нагруженных зон включены последовательно-согласно . Вторичные обмотки ненагруженных зон 212ктакже включены последовательно-согласно .All primary windings and 21, and are connected in series and connected to the AC source. The secondary windings of the loaded zones are connected in series according to. The secondary windings of the unloaded zones of 212 also are connected in series according to.

Между собой эти две группы вторичных обмоток выключены последовательно-встречно . /Among themselves, these two groups of secondary windings are turned off in series and in opposite directions. /

Первична  и вторична  обмотки, расположенные в одном пазу, наматываютс  на пр моугольную оправку одновременно . После заливки компаундом обмотки .приобретают вид гибких пластин .The primary and secondary windings, located in the same slot, are wound on a rectangular mandrel at the same time. After pouring the compound, the windings acquire a type of flexible plates.

Обмотки могут быть также включены по мостовой схеме.Winding can also be included on the bridge circuit.

Выполнение отверстий магнитопровода в виде удлиненных пазов обеспечивает возможность выполнени  обмоток в виде плоских пр моугольных рамок, вкладывающихс  в отверсти  магнитопровода в момент динамометрировани . Закрепление обмоток на переносной планке позвол ет вынести обмотки в переносную часть .прибора и увеличить таким образом срок их службы.Making the openings of the magnetic conductor in the form of elongated grooves makes it possible to perform the windings in the form of flat rectangular frames inserted into the openings of the magnetic conductor at the time of the dynamometer. Fixing the windings on a portable bar allows the windings to be carried out into the portable part of the device and thus increase their service life.

Этим достигаетс  повышение надежности и обеспечиваетс  возможность динамометрировани  без остановки станка-качалки.This achieves increased reliability and makes it possible to dynamize without stopping the pumping unit.

Claims (3)

Повышение технологичности также обусловлено выполнением обмоток в виде плоских пр моуг ольних рамок. Такие обмотки легко изготовл ютс  на пр моугольных оправках, причем число витков технологически не ограничено . Размещение выступов дл  концентрации нагрузки на оси пазов и располофение выступов только над половиной пазов обеспечивает работоспособность устройства и дифференционирование нагрузки по участкам магнитопровода. Устройство работает следуюпщм образом . Магнитопровод 13, стационарно установленный в канатной подвеске поли рованного штока, испытывает цикличес ки измен ющеес  усилие сжати , равное по величине усилию раст жени  по лированного штока. Переносна  часть прибора, содержа ща  обмотки 21, устанавливаетс  на контролируемом объекте без остановки станка-качалки в крайнем нижнем положении канатной подвески .полированного штока. Приподн гв за руко тки 26 цереносную часть динамометра над поверхност нижней траверсы 9, оператор вставл е обмотки 21,.имеющие вид гибких пластин , в пазы 17. После того, как yiidp 23 коснетс  поверхности магнитопровода 13, руко тки 26 опускаютс , и положение переносной части устройства фиксиру етс  с помощью посто нных магнитов 24. В первичные обмотки 21 , включен ные последовательно-согласно, подает с  переменный ток, возбуждающий магнитное поле (см. фиг.5). Силовые линии пол  имеют вид эллип сов, больша  ось которых параллельна линии действи  нагрузки. Следовательно, решающую роль буде играть продольный магнитоупругий эффект , т.е. изменение магнитной прони цаемости в направлении, параллельном линии действи  нагрузки. Если нагруз ка на Магнитопровод 13 равна нулю, во вторичных обмотках 212 навод тс  электродвижущие силы равной величин и выходной сигнал устройства, равный разности ЭДС обмоток отсутствует.При работе станка качалки Магнитна  проницаемость центральных нагруженных зон магнитопровода 13 циклически измен етс  и модулирует величину ЭДС, индуктированных во вторичных обмотках 2l2p. На выходе устройства по вл етс  сигнгш, равный разности ЭДС обмоток и пропорциональный нагрузке полированного штока. Предложенное устройство позвол ет повысить технологичность и сократить затраты времени на изготовление обмоток в 8-10 раз. Особое выполнение отверстий обеспечивает возможность выполнени  обмоток в виде вкладывсиощихс  пластин и вынесение их в переносную часть, что повышает надежность и долговечность устройства. Сокращение себестоимости динаметрировани  достигаетс  и за счет использовани  одного переносного комп-ь лекта на большой группе контролируемых объектов. Формула изобретени  Магнитоупругий динамометр дл  глубинных , штанговых насосов, содержащий установленный между траверсакм канатной подвески полированного штока Магнитопровод с выступами дл  концентрации нагрузки и четырьм  пазами, в которые уложены первичные и вторичные обмотки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности динамометрировани , первичные и вторич ные обмотки выполнены в виде плсхзких пр моугольных рамок, установлены на съемной планке и размещены в. пазах в плоскост х, параллельных линии действи  нагрузки, причем выступы дл  концентрации нагрузки расположены соосно с пазами, число которых в два раза больше числа выступов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент ОНА 3024650, кл. 73-141, опублик. 1968. Improved manufacturability is also due to the implementation of the windings in the form of flat ribbed frames. Such windings are easily fabricated on rectangular mandrels, and the number of turns is technologically unlimited. Placing the protrusions for concentrating the load on the axes of the grooves and arranging the protrusions just over half of the grooves ensures the operability of the device and differentiating the load along the sections of the magnetic circuit. The device works as follows. The magnetic circuit 13, which is permanently installed in the rope suspension of a polished rod, experiences a cyclically varying compressive force equal to the stretching force of the polished rod. The portable part of the device, containing the windings 21, is mounted on the controlled object without stopping the pumping unit in the lowest position of the cable suspension. A polished rod. Giving the handle 26 to the force-carrying part of the dynamometer above the surface of the lower crosshead 9, the operator inserts windings 21, having the appearance of flexible plates, into the slots 17. After yiidp 23 touches the surface of the magnetic circuit 13, the arms 26 are lowered, and the position is portable parts of the device are fixed with the help of permanent magnets 24. In the primary windings 21, connected in series-according, supplies alternating current, exciting the magnetic field (see Fig. 5). The field lines of force have the form of ellipses, whose major axis is parallel to the line of action of the load. Consequently, the longitudinal magnetoelastic effect, i.e. change of magnetic permeability in the direction parallel to the line of action of the load. If the load on Magnetic circuit 13 is zero, electromotive forces of equal magnitudes are induced in the secondary windings 212 and the output signal of the device equal to the difference in the EMF of the windings is absent. in the secondary windings 2l2p. At the output of the device, a signal appears, equal to the difference in the emf of the windings and proportional to the load of the polished rod. The proposed device allows improving manufacturability and reducing time costs for manufacturing windings by 8-10 times. The special design of the holes provides the possibility of making the windings in the form of inserts and their removal into the portable part, which increases the reliability and durability of the device. A reduction in the cost of dynamization is also achieved by using one portable set of lect on a large group of controlled objects. An inventive magnetoelastic dynamometer for submersible, sucker-rod pumps, comprising a magnetic core mounted between the crosshead of the cable suspension of a polished rod with protrusions for load concentration and four grooves in which primary and secondary windings are laid, characterized in that, in order to improve the reliability of the dynamometer, primary and secondary The windings are made in the form of flat rectangular frames, mounted on a removable plate and placed in. slots in planes parallel to the line of action of the load, the projections for concentrating the load being coaxial with the slots, the number of which is twice the number of the projections. Sources of information taken into account in the examination 1. Patent IT 3024650, cl. 73-141, published. 1968. 2.Патент США 3457781, Л. 73-151, опублик. 1969. 2. US patent 3457781, L. 73-151, published. 1969. 3.Гуманюк М.Н. Магнитоупругие датчики в автоматике. Киев Техника 1972,. с. 132 .(прототип).3.Gumanyuk M.N. Magnetoelastic sensors in automation. Kiev Technique 1972 ,. with. 132. (Prototype). / / // //y/A f n/ / // // y / A f n МM 19nineteen -A±-A ± r1317r1317 lili VA VA tiltil nn
SU772539071A 1977-11-02 1977-11-02 Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps SU792086A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772539071A SU792086A1 (en) 1977-11-02 1977-11-02 Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772539071A SU792086A1 (en) 1977-11-02 1977-11-02 Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU792086A1 true SU792086A1 (en) 1980-12-30

Family

ID=20731084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772539071A SU792086A1 (en) 1977-11-02 1977-11-02 Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU792086A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184392U1 (en) * 2018-07-27 2018-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "Погружные приводные системы" DEVICE FOR DYNAMOMETRATION OF THE WELL SLEEVE PUMP
RU215707U1 (en) * 2022-11-11 2022-12-22 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Adjusting device for installing a dynamometer on the traverse of the cable suspension of the pumping unit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184392U1 (en) * 2018-07-27 2018-10-24 Общество с ограниченной ответственностью "Погружные приводные системы" DEVICE FOR DYNAMOMETRATION OF THE WELL SLEEVE PUMP
RU184392U9 (en) * 2018-07-27 2018-11-30 Общество с ограниченной ответственностью "Погружные приводные системы" DEVICE FOR DYNOMETRATION OF A WELL BOARD PUMP PUMP
RU215707U1 (en) * 2022-11-11 2022-12-22 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Adjusting device for installing a dynamometer on the traverse of the cable suspension of the pumping unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11713653B2 (en) Self-powered wellbore motor
CN1278133C (en) Method and apparatus for transmitting information to the surface from a drill string down hole in a well
US6580268B2 (en) Sucker rod dimension measurement and flaw detection system
US5965964A (en) Method and apparatus for a downhole current generator
CA2512557C (en) Integrated control system for beam pump systems
US4687054A (en) Linear electric motor for downhole use
CA2570344C (en) Apparatus and methods for self-powered communication and sensor network
US5831353A (en) Modular linear motor and method of constructing and using same
US3817094A (en) Well monitoring apparatus
US4815949A (en) In-well submersible motor with stacked component stator
EP2735699B1 (en) Method and apparatus for sensing in wellbores
US5533572A (en) System and method for measuring corrosion in well tubing
RU2644177C2 (en) Downhole optimisation drill collar with optical fiber
CA2946393C (en) Systems and methods for monitoring temperature using a magnetostrictive probe
US10094212B2 (en) Data communications system
SU792086A1 (en) Magnetoelastic dynamometer for well socker-bar pumps
CA1264934A (en) Curvature probe and method
US20090079199A1 (en) Electric generator operated by reciprocating wellbore pump and monitoring system used therewith
US5868029A (en) Method and apparatus for determining fluid level in oil wells
US4289024A (en) Well casing free-point indicator
US3926047A (en) Well production signal means
CN214149643U (en) Vibration wire type anchor cable meter convenient to maintain
RU2701653C1 (en) Submersible rodless pump unit
WO2011022826A1 (en) Artificial lift structures
RU2188932C2 (en) Device for elimination of paraffin-crystal hydrate plug in well