SU836346A1 - Способ измерени дебита скважины иуСТРОйСТВО дл ЕгО ОСущЕСТВлЕНи - Google Patents

Description

(54} СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕБИТА СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .

Изобретение относитс  к области измерени , дебита скважин, оснащенных глубинно-насосными поршневыми установками.

Известен способ определени  дебита скважины на групповых замерных установках путем измерени  и суммировани  дискретных порций ж.идкости за определенный отрезок времени 1.

Однако результаты измерений при посто нных режимах работы нос т нестабильный характер, так как на них вли ют параметры добываемой жидкости, а также состЪ ние замерного оборудовани .

Также известен способ измерений дебнта скражины. основанный на контроле мощности , потребл емой электродвигателем привода глубинно-насосной поршневой установки 2.

Сущность -данного способа заключаетс  в том, что потребл емую электродвигателем мощность интегрируют за врем - установки, пропорциональной определенному дебиту жидкости из скважины, и в конце интегрировани  вырабатывают импульс, который вызывает срабатывание. После этого процесс интегрировани  повтор етс  заново. О

добытой жидкости суд т по количеству импульсов на суммирующем счетчике, умножен ных на масштабный коэффициент. Способ осуществл ют устройством дл  измерени  дебита, содержащим статический преобразователь мощности и суммирующий счетчик .

К недостатку данного способа следует отнести то, что дебит скважины определ ют по суммарной за весь период измерени  потребл емой электродвигателем мощности. При контроле данным способом снижаетс  точность измерени , так как потребл ема  электродвигателем мощность даже между циклами качани  может оставатьс  Hectaбильной из-.за наличи  утечки жидкости че-рез клапаны насоса или плохой пригонки плунжера насоса, колебаний щтанговой колонны , нестабильного заполнени  цилиндра насоса и т.д. .

Это достигаетс  согласно новому способу измерени  дебита, осуществление которого обуславливаетс  применением устройства определенной конструкции.

Предложенный способ отличаетс  тем, что сравнивают функцию потребл емой электродвигателем мощности за каждый ход плунжера насоса с линейно убывающей функцией времени, фиксируют их значени  в момент совпадени , по которым определ ют коэффнйиент заполнени  цилиндра Hai coca и коэффициент утечки, после чего производ т их алгебраическое суммирование с последующим определением суммы полученных значений koэффициeнтoв подачи за заданный промежуток времени, по которой суд т о дебите скважины. Отличие устройства, позвол ющее осуществить новый способ, состоит iB том, что оно снабжено генератором линейно пада1рщего напр жени , генератором линейно растущего напр жени , нуль-органом, переключателем , двум  схемами сравнени , двум  преобразовател ми аналог-код, задатчиком и реверсивным счетчиком, причем выходы статического преобразовател  мощности и генератора линейно падающего напр жени  подключены к входам нуль-органа, выход которого через переключатель подсоединен к первым входам первой и второй схем сравнени , вторые входы которых св заны с выходами г енератора линейно падающего напр жени  и генератора линейно растущего напр жени , выход первого элемента сравнени  подключен через первый преобразователь аналог-код к суммирующему входу реверсивного счетчика, а выход второго элемента сравнени  через задатчик и второй преобразователь аналог-код - к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход которого св зан с входом суммирующего счетчика. На фиг. I представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - графики, по сн ющие ее работу. Устройство дл  измерени  дебита скважины сЪдержит статический преобразователь 1 MouiHOCTH, генератор 2 линейно падающего напр жени , генератор 3 линейно растущего напр жени , нуль-орган 4, входы которого соединены со статическим преобразовате лем мощности и генератором линейно падад)щего напр жени , а выход - с переключающим элементом 5, выходы которого соединены со схемой сравнени  6 и дополнительной схемой сравнени  7. Выход схемы сравнени  6 через перйый преобразователь 8 амплитуды единичного импульса в число импульсов, а выход дополнительной схемы сравнени  7 через задатчик 9 и второй преобразователь 10 соединены соответственно с входами сложени  и вычитани  реверсивного счетчика 11 импульсов, выход которого соединен со счетным устройством 12.

Счетное устройство в общем случае может включать формирователь 13и счетчик импульсов 14.

Известно, что графики потребл емой мощ ности электродвигателем привода станкакачалки , представл ющие собой некоторую

Если сторона OD этого четырехугольника в некотором масщтабе будет соответствовать длине цилиндра насоса, а сторона Off-плЪщади основани  цилиндра насоса, то площадь четырехугольника неко тором масштабе будет соответствовать теосиР1усоидально измен ющуюс  функцию и имеющие максимум при ходе плунжера насоса вниз и максимум при ходе плунжера насоса вверх, несут полную информацию не только от качественных характеристиках, но и о количественных. Например, с точки зрени  количественной характеристики график изменени  потребл емой мощности электродвигателем при ходе плунжера насоса вниз отражает заполнение жидкостью цилиндра насоса, а график изменени  потребл емой мощности при ходе плунжера насоса вверх - степень прохождени  жидкости через нагнетательный клапан или плохую пригонку плунжера насоса. Теоретическа  производительность станка-качалки за один качок составл ет: в объемных единицах (, в весовых единицах -г / где D - диаметр цилиндра насоса; L -длина цилиндра насоса; Ц - удельный вес жидкости. Однако действительна  производительность оказываетс  несколько меньше теоретической . Считаетс , что насос хорошо работает, когда подача его составл ет не ниже 3/4 от теоретической производительности . На уменьшение теоретической производительности станка-качалхи вли ют разнообразные факторы, из которых наибольшее значение имеет степень перегонки плунжера и износа деталей насоса, длина хода, упругие изменени  штанг и труб, наличие газа и другие факторы. Факторы, характеризуюише производительность станка-качалки, отражаютс  коэффициентом .подачи насоса, который определ етс  как отношение фактической производительности к теоретической производительности . Подобный коэффициент можно получить, если за каждый ход плунжера насоса кривую потребл емой электродвигателем мощности сравнивать с некоторым графиком. Предположим, что в пр моугольной системе координат имеют синусоидально измен ющуюс  кривую Oaf) и пр моугольный четырехугольник ОВСД (см. фиг. 2), площадь которого равна площади, ограниченной кривой ОвД и осью абсциес. Из точки Д через точку пересечени  кривой OaD со стороной ВС (точка К) провод т пр мую до пересечени  с осью ординат (точка В ), а затем из этой точки провод т пр мую, параллельную оси абсцисс до пересечени  с продолжением стороны DC. Получают пр моугольный четырехугольник OBCD. peTHi ecKOiviy объему цилиндра насоса. Кривую OaD в некотором масштабе можно прин ть за идеализированный график потребл емой электродвигателем мощности, напри мер при ходе плунжера насоса вниз, т.е. площадь, ограниченную этой кривой и осью абсцисс, можно прин ть за степень заполнений цилиндра насоса. Тогда отнощение площади, ограниченной кривой OaD и осью абсцисс, к площади четырехугольника OBCD будет представл ть собой коэффициент подачи насоса, что равносильно отношению величины .перпендикул ра, опущенного из точки пересечени  кривой OaD со стороной ВС (точка К) на ось абсцисс, к величине стороны ОВ. Это следует из условий построени  графиков на фиг. 2. бойср Ой-ОВ- 08 -Ш Soet-o 5рвсо Если-сторону ОБ условно прин ть равной 1, то величина перпендикул ра КМ будет выражена дес тичной дробью и будет представл ть собой коэффициент подачи насоса. На практике величину перпендикул ра КМ можно мен ть путем изменени  наклона пр мой DB и получить нужный дл  конкретной установки коэффициент. На рассмотренном принципе и построена работа предлагаемого устройства. Дл  общего случа  рабоГа предлагаемого устройства рассматриваетс , когда при ходе плунжера насоса вверх имеютс  утечки нефти в результате некачественной пригонки плунжера насоса или неисправности нагнетательного клапана. При ходе, плунжера насоса вниз с выхода статического преобразовател  I мощности напр жение, пропорциональное потребл емой электродвигателем (на чертежах не показан) мощности, сравниваетс  нуль-органом 4 с линейно падающим напр жением генератора 2. При совпадении уровней (точка А на .фиг. За) на выходе нуль-органа 4 с линейно падающим напр жением генератора 2. При совпадении уровней (точка А на фиг. За) на выходе нуль-органа 4 вырабатываетс  импульс напр жени  и подаетс  через элемент 5, переключающийс  в начале каждого движени  плунжера на-. coca вверх и вниз на схему сравнени . На схеме сравнени  6 из амплитуды импульса вычитаетс  достигнутый к .этому времени уровень напр жени  (точка Б на фиг. 36) генератора 3 (генератор 3 синхронно работает с генератором 2 и запускаетс , как и генератор 3, в начале каждого движени  плунжера насоса вверх и вниз). Полученна  разность на выходе схемы, сравнени  (импульс на фиг. Зг) подаетс  на преобразователь 8 амплитуды единичного импульса в число импульсов. В зависимости от амплитуды импульса на фиг. Зг на выходе преобразовател  8 вырабатываетс  п-ое количество импульсов (см. фиг. Зд), которые подаютс  на вход сложени  реверсивного счетчика 11 импульсов и записываетс , например , в двоичном коде (см. фиг. Зе). При ходе плунжера насоса вверх, как и дл  случа  хода плунжера насоса вниз, выходное напр жение статического преобразовател  I мощности на нуль-органе 4 сравниваетс  с выходным напр жением генератора 2. В момент совпадени  уровней (точка В на фиг. За) на выходе нуль-органа 4 вырабатываетс  импульс, который через уже переключенный к этому .моменту времени элемент 5 подаетс  на вход дополнительной схемы сравнени  7. Здесь из уровн  амплитуды импульса вычитаетс  достигнутый к этому моменту времени уровень выходного напр жени  (точка Г на фиг. 36) генератора 2 линейно подающего напр жени . Полученна  разность (см. импульс I на фиг. Зв) на выходе схемы 7 подаетс  на задатчик 9, где вновь сравниваетс  с напр жением уставки и далее, если на выходе схемы по витс  импульс I положительной пол рности, как это показано на фиг. 3 г, подаетс  на преобразователь 10 амплитуды единичного импульса . В зависимости от амплитуды импульсов I на выходе преобразовател  10 будет выработано к импульсов (см. фиг. Зд). Эти импульсы будут поданы на вычитающий вхрд реверсивного счетчика I1 импульсов и вычтены из ранее записанного числа. Таким образом, на реверсивном счетчике 11 будет записано число, соответствующее коэффици- енту подачи продукции за один качок стан-. ка-качалки. При последующих циклах качани  по мере заполнени  емкости реверсивного счетчика 11 импульсов (дл  конкретного случа  емкость реверсивного счетчика условно прин та 100) на выходе вырабатываетс - импульс , который, пройд  через формирователь 13, будет записан на счетчике импульсов 14. Например, дл  конкретного случа  в конце второго цикла качани  на счетчике импульсов 14 будет- записано в дес тичном исчислении число «1 (см. фиг. Зк), а на реверсивном счетчике 11 в двоичном исчислении число «54 (см. фиг. Зи). При третьем цикле качани  (ка фиг 3 третий цикл ие показан) на счетчике 14 будет в дес тичном исчислении записано шсло «2, а на реверсивном счетчике некоторое двоичное число. При н-ом цикле качани  на счетчике импульсов 14 будет записано целое дес тичное числбП , которое можно определить из выражени : П гдеп - число импульсов, поданных на вход сложени  реверсивного счетчика за один качок;

к - число импульсов, поданных на вычитающий вход реверсивного счетчика за один качок; d-коэффициент делени  реверсивного

счетчика.

Число ,П можно прин ть за число качков за измер емый период, если производительность станка-качалки за один качок прин ть равной теоретической.

В этом случае дебит скважины за измер емый период определ етс :

.

в объемных единицах

в весовых единицах Q - -L -Л-У

Дл  случа , когда утечка жидкости при ходе плунжера насоса вверх отсутствует, уровень импульса И на фиг. Зв. компенсируетс  уровнем уставки Uo на задатчике. В этом случае на вход преобразовател  10 не поступает иапр ж ение, следовательно на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 импульсов импульсы поступать не будут, т.е. в этом случае реверсивный счетчик импульсов будет работать только по ходу сложени .

Предложенным устройством допускаетс  производить измерение добытой продукции Из скважины за каждый качок стаи1 а-качалки . При этом происходит учет как заполнени  цилиндра насоса при ходе плунжера насоса вниз, так и утечка жидкости из-за имеющихс  дефектов глубинного насоса при ходе плунжера насоса вверх.

Ошибка от колебаний штанговой колонны значительно будет уменьшена, так как в предлагаемом устройстве совпадение уровн  линейно подающего напр жени  с уровнем выходного напр жени  статического преобразовател  мощности, пропорционального потребл емой мощности электродвига. телем, происходит на участке с высокой крутизной. Искажение формы кривой потребл емой мощности от колебаний щтанговой колонны в основном происходит на вершине кривой мощности и имеет форму затухающих колебаний.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Способ измерени  дебита скважины, основанный на контроле мощности, потребл емой электродвигателем привода глубинно-насосной поршневой установки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , сравнивают функцию потребл емой электродвигателем мощности за каждый ход плунжера насоса с линейно убывающей функцией времени, фиксируют их значени  в момент совпадени , по которым определ ют коэффициент заполнени  цилиндра насоса и коэффициент утечки, после чего производ т -их алгебраическое суммирование с последующим определением суммы полученных значений коэффициентов подачи за заданный промежуток времени,.по которой суд т о дебите скважины.
2. 2. Устройство дл  осуществлени  способа по п. I,, содержащее статический преобразо&атель мощности и суммирующий счетчик , отличающеес  тем, что оно снабжено генератором линейно падающего напр жени , генератором линейно растущего напр жени , нуль-органом, переключателем,

   двум  схемами сравнени , двум  преобразовател ми аналог-код, задатчиком и реверсивным счетчиком, причем выходы статического преобразовател  мощности и генератора линейно падающего напр жени 

   подключены к первым входам первой и вто,рой схем сравнени , вторые входы которых св заны с выходами генератора линейно падающего напр жени  и генератора линейно растущего напр жени , выход первого элемента сравнени  подключен через первый

   преобразователь аналог-код к суммирующему входу реверсивного счетчика, а выход второго элемента-сравнени  через задатчик и второй преобразователь аналог-код - к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход которого св зан с входом суммирующего счетчика.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Блочное автоматизированное оборудование дл  добычи, сбора и подготовки нефти , газа и воДы. ТНТО, сери  «Автоматизаци  и телемеханизаци  нефтегазовой промышленности . - М.; ВНИИОЭНГ, 1974, с. 12-21;

   2.Автоматизаци  и телемеханизаци  нефт ной промышленности. РНТС.-М.:

   ВНИИОЭНГ, № 7, 1977, с. 9-11 (прототип ).

   От датчика

   поло/неми/1

   8

   иIПг

   /J

   /4

   //

   5 В

   I

   Фиг. 1

   фиг.2