SU840324A1 - Устройство дл автоматического исследовани и упРАВлЕНи глубиННОНАСОСНОйуСТАНОВКОй МАлОдЕбиТНыХ НЕфТ НыХ СКВАжиН - Google Patents

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для автоматического исследования и управления работой малодебитных глу- _ биннонасосных скважин, эксплуатирую- ^э щихся в режиме периодической откачки.

Известно по основному авт. св. № 603744 устройство для автоматического управления глубиннонасосной ус- .д тановкой малодебитных нефтяных сква- ^υ жин, содержащее датчик усилий, блок отключения двигателя станка-качалки, блок управления, выходы которого подключены к входам счетчика длительности импульса датчика усилий, счетчика 15 циклов работы насоса и счетчика циклов незаполнения насоса, схему совпадения и схемы сравнения, делитель и блок памяти fl].

Недостатком этого устройства яв- 20 ляется то, что оно не позволяет определить оптимальное время накопления жидкости.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства за 25 счет определения оптимального времени накопления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком изменения времени накопления, счетчиком 30 времени откачки и вычитающим счетчиком, выходы которого соединены с делителем, при этом один из входов вычитающего счетчика подключен к одному из выходов блока управления и через счетчик времени откачки — к другому выходу блока управления, а выходы соответственно подключены к входу делителя и к одному из входов блока памяти, три других входа которого подключены соответственно к выходам счетчиков циклов работы и циклов незаполнения насоса и к входу второй схемы сравнения, причем вход блока управления подключен через блок изменения времени накопления к входу второй схемы сравнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — кривые зависимости количества жидкости от времени накопления и времени откачки от времени накопления для' данного состояния насоса; на фиг.За — временная зависимость сигнала датчика усилий системы телединамометрирования в случае полного заполнения насоса жидкостью; на фиг. 36 — временная, зависимость сигнала датчика усилий в случае неполного заполнения насоса при снижении уровня жидкости в затрубном пространстве до приема насоса.

Устройство содержит датчик 1 усилий , блок 2 включения — отключения двигателя станка-качалки, блок 3 управления, выходы которого подключены к входам счетчика 4 длительности импульса датчика усилий, счетчика 5 циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса, схему 7 совпадения, первую и вторую схемы 9 и 8 сравнения, делитель 10 и блок 11 памяти, входы которого подключены к выходам блока 3 управления, вычитающего счетчика 16, счетчика 4 длительности импульса, счетчика 5 циклов работы и счетчика 6 циклов незаполнения. Выход блока 11 памяти подключен к входу второй схемы 8 сравнения и к одному из*входов делителя 10. Устройство включает в себя фиксатор 12 нулевого уровня, формирователь 13 напряжения, триггер 14 и исполнительное реле 15, кроме того, оно имеет вычитающий счетчик 16, счетчик 17 времени откачки и блок 18 времени накопления.

Кривая зависимости количества жидкости, откаченной за один .цикл от времени накопления (фиг. 2), имеет нелинейный участок и участок ОА, который можно считать линейным. Он характеризуется незначительным противодавлением накопленной жидкости в затрубном пространстве, почти не уменьшающим скорость ее притока к забою скважины. Нелинейный участок Асц характеризуется влиянием противодавления. на скорость притока, поэтому следует эксплуатировать скважину в режиме, соответствующем участку ОА этой кривой. Однако уменьшение времени накопления и откачки приводит к частым включениям-отключениям двигателя станка-качалки, что отрицательно сказывается на состоянии оборудования. Исходя из этого рекомендуется режим, характеризующийся точкой, расположенной ближе к концу линейного участка. При данном состоянии насоса, аналогичный вид имеет зависимость t_Q = f(t_H) (кривая II на фиг. 2). Для получения этой зависимости устанавливают различные значения времени накопления и каждый раз замеряют время откачки, необходимое для снижения динамического уровня в затрубном пространстве до приема насоса. Оптимальным режимом работы считается такой режим, когда t_H соответствует концу линейного участка зависимости (точка В на кривой I I) и t_oопределяется по снижению, динамического уровня до приема насоса.

Устройство работает следующим образом.

Скважина останавливается на определенное время, задаваемое блоком изменения времени накопления и отсчитываемое объединенным двоичным счетчиком, который образуется за‘счет объединения счетчиков 4, 5 и 6. Предварительно в вычитающий счетчик 16 из блока памяти заносится число, соответствующее предыдущему времени накопления t_M^_₄.Ha вход объединенного и вычитающего счетчиков одновременно поступают импульсы с частотой 50 Гц с выхода формирователя 13. Момент окончания заданного времени накопления определяется при помощи первой схемы- сравнения,, вырабатывающей ι сигнал, воздействующий с помощью выходного триггера 14 и исполнительного реле 15 на двигатель станка-качалки. Число импульсов, соответствующее t_M^ и подсчитанное объединённым счетчиком, фиксируется в блоке памяти. При этом в вычитающем счетчике образуется дополнительный код числа (t_H,·. Поскольку абсолютная величина этого числа велика, то без заметного увеличения погрешности можно считать его обратным кодом этой разности, что позволяет, воспользовавшись инверсными выходами вычитающего счетчика, без какого-либо преобразования полу-, чить прямой код числа (t_H<)· -, который передается в блок памяти.

В режиме откачки сигнал P(t) с выхода датчика 1 усилий поступает на вход фиксатора 12 нулевого уровня и фиксируется на нулевом уровне сверху и снизу (пунктирные линии DE, FK, D Е , F4 К4 на фиг. 3 а,б) . Это позволяет независимо от изменения нуля датчика усилия получить сигнал P(t) на постоянном уровне и фиксировать точки А, В и С, которые определяют длительности полупериода импульса датчика ци усилия. Счетчиком 4 длительности импульса датчика 1 усилий в каждом цикле работы глубинного насоса производится измерение длительности полупериодов импульса датчика и t₂ усилия, т.е. счетчик 4 в течение времени Ц и t₂ заполняется импульсами частотой 50 Гц с выхода формирователя 13. После подсчета счетчиком 4 длительности Ц ее величина записывается в блок 11 памяти, а после подсчета длительности ее величина подается в делитель 10. Делителем 10 определяется величина il. Схемой 8 сравнения производится ² Ч сравнение полученного значения -г³· *2 с постоянной величиной, равной 1,1.

Если <1,1, то насос работает с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизился до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаются аналогичные измерения t₄ и t_α, определение от5 стоянной величиной, равной 1,1.

Если л1,1 то схема 8 сравнения вырабатывает сигнал, означающий, что, возможно, уровень жидкости в затрубном пространстве снизился до приема насоса. Для проверки достоверности с момента появления первого сигнала о снижении уровня жидкости до приема насоса блок 3 управления запускает счетчик 5, который начинает подсчет числа циклов работы насоса, и счетчик б, подсчитывающий число циклов незаполнения насоса.

Схема 7 совпадения сравнивает содержимое счетчика 6 с содержимым счетчика 5. В случае, если содержимое счетчика б меньше содержимого счетчика 5, то появление сигнала о снижении уровня жидкости в затрубном пространстве до приема насоса считается случайным и блок 3 управления восстанавливает схему в исходное состояние. Начинается новый цикл проверки. В случае, если содержимое счетчика б равно· содержимому счетчика 5, то на выходе схемы 7 совпадения вырабатывается сигнал, который переключает выходной триггер 14, в результате чего выключается двигатель насоса и устройство переходит к выдержке времени накопления. Время откачки tjyj фиксируется счетчиком 17, а предварительно записанное в вычитающий счетчик из счетчика времени откачки число уменьшается на такую же величину и на его инверсных выходах получается разность - t_o1_4· В делителе'10 она делится на разность tH4 - t_H4_4 .хранящуюся в блоке памяти, а полученное отношение частное, характеризующее наклон участ ка кривой t_o = f (tn), сравнивается второй схемой 8 сравнения с постоянным числом , хранящимся в блоке 11 памяти и представляющим собой..наименьший допустимей угол наклона участка кривой к оси абсцисс. Если это отношение больше числа γ, то сигнал из блока 3 управления увеличивает уставку первой схемы 9 сравнения, находящуюся в блоке 18 изменения времени накопления, если полученное отношение 4 γ, то уставка в блоке 18 уменьшается и каждое последующее время накопления принимается равным этому времени. Таким образом, находится и поддерживается оптимальное время накопления для режима периодической откачки.

Claims (1)

1. в затрубном пространстве до приема насоса. Устройство содержит датчик 1 усилий , блок 2 включени  - отключени  двигател  станка-качалки, блок 3 управлени , выходы которого подключены к входам счетчика 4 длительност импульса датчика усилий, счетчика 5 циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов незаполнени  насоса, схему 7 совпадени , первую и вторую схемы 9 и 8 сравнени , делитель 10 и блок 11 пам ти, входы которого под ключены к выходам блока 3 управлени  вычитающего счетчика 16, счетчика 4 длительности импульса, счетчика 5 циклов работы и счетчика 6 циклов незаполнени . Выход блока 11 пам ти подключен к входу второй схемы 8 сравнени  ик одному извходов делител  10. Устройство включает в себ  фиксатор 12 нулевого уровн , формирователь 13 напр жени , триггер 14 и исполнительное реле 15, кроме того, оно имеет вычитающий счетчик 16, счетчик 17 времени откачки и блок 18 времени накоплени . Крива  зависимости количества жид кости, откаченной за один .цикл от времени накоплени  (фиг. 2), имеет нелинейный участок и участок ОА, который можно .считать линейным. Он ха рактеризуетс  незначительным противодавлением накопленной жидкости в затрубном пространстве, почти не уменьшаквдим скорость ее притока к забою скважины. Нелинейный участок ACI характеризуетс  вли нием против давлени , на скорость притока, поэто му следует эксплуатировать скважину в режиме, соответствующем участку О этой кривой. Однако уменьшение времени накоплени  и откачки приводит к частым включени м-отключени м дви гател  станка-качалки, что отрицательно сказываетс  на состо нии обо рудовани . Исход  из этого рекомендуетс  режим, характеризующийс  точ кой, расположенной ближе к концу ли нейного участка. При данном состо нии насоса, аналогичный вид имеет зависимость t f (t) (крива  II н фиг. 2). Дл  получени  этой зависимости устанавливают различные значе ни  времени накоплени  и каждый раз замер ют врем  откачки, необходимое дл  снижени  динамического уровн  в затрубном пространстве до приема насоса. Оптимальным режимом работы считаетс  такой режим, когда t соответствует концу линейного участка зависимости (точка В на кривой II) и to определ етс  по снижению, динамического уровн  до приема насоса. Устройство работает следующим образом. Скважина останавливаетс  на определенное врем , задаваемое блоком изменени  .времени накоплени  и отсч тываемое объединенным двоичным счетчиком , который образуетс  засчет объединени  счетчиков 4, 5 и 6. Предварительно в вычитающий счетчик 16 из блока пам ти заноситс  число, соответствующее предыдущему времени накоплени  1ц. На вход объединенного и вычитающего счетчиков одновременно поступают импульсы с частотой 50 Гц с выхода формировател  13. Момент окончани  заданного времени накоплени  1ц определ етс  при помощи первой схемы- сравнени ,вырабатывающей сигнал, воздействующий с помощью выходного триггера 14 и исполнительного реле 15 на двигатель станка-качалки. Число импульсов, соответствующее t и подсчитанное объединённым счетчиком, фиксируетс  в блоке пам ти. При этом в вычитающем счетчике образуетс  дополнительный код числа (t,) . Поскольку абсолютна  величина этого числа велика, то без- заметного увеличени  погрешности можно считать его обратным кодом этой разности, что позвол ет, воспользовавшись инверсными выходами вычитающего счетчика, без какого-либо преобразовани  полу-, чить пр мой код числа (,) , который передаетс  в блок пам ти. В режиме откачки сигнал P(t) с выхода датчика 1 усилий пос,тупает на вход фиксатора 12 нулевого уровн  и фиксируетс  на нулевом уровне сверху и снизу (пунктирные линии DE, FK, D Е , F Ки на фиг. 3 а,б). Это позвол ет независимо от изменени  нул  датчика усили  получить сигнал P(t) на посто нном уровне и фиксировать точки А, В и С, которые определ ют длительности полупериода .импульса датчика ц и t усили . Счетчиком 4 длительности импульса датчика 1 усилий в каждом цикле работы глубинного насоса производитс  измерение длительности полупериодов импульса датчика и t.j усили , т.е. счетчик 4 в течение времени t и t заполн етс  импульсами частотой 50 Гц с выхода формировател  13. После подсчета счетчиком 4 длительности Ц ее величина записываетс  в блок 11 пам ти, а после подсчета длительности t ее величина подаетс  в делитель 10. Делителем 10 определ етс  величина Схемой 8 сравнени  производитс  сравнение полученного значени  с посто нной величиной, равной 1,1. t 1,1, то насос работает с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизилс  до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаютс  аналогичные нчмерени  t и t, определение отношени  и сравнение его с посто нной величиной, равной 1,1. Если - 2-1,1 то схема 8 сравнени  вырабатывает сигнал, означающий, что возможно, уровень жидкости в затрубном пространстве снизилс  до приема насоса. Дл  проверки достоверности с момента по влени  первого сигйала о снижении уровн  жидкости до приема насоса блок 3 управлени  запускает счетчик 5, который начинает подсчет числа циклов работы насоса, и счетчик б, подсчитывающий число циклов незаполнени  насоса. Схема 7 совпадени  сравнивает содержимое счетчика 6 с содержимым сч)тчика 5. В случае, если содержимое счетчика б меньше содержимого счетчика 5, то по вление сигнала о снижении уровн  жидкости в затрубном пространстве до приема насоса считаетс  случайным и блок 3 управлени  восстанавливает схему в исходное состо ние . Начинаетс  новый цикл проверки . В случае, если содержимое счетчика б равно- содержимому счетчика 5, то на выходе схемы 7 совпадени  выраб 1тываетс  сигнал, который переключает выходной триггер 14, в результате чего выключаетс  двигатель насоса и устройство переходит к вьвдержке времени накоплени . Врем  откачки фиксируетс  счетчиком 17, а предварительно записанное в вычитающий счетчик из счетчика вре мени откачки число t. уменьшаетс  на такую же величину и на его инверс ных выходах получаетс  разность t(, В делителе 10 она делитс  на разность tH - хран щуюс  в бло ке пам ти, а полученное отношение частное, характеризующее наклон учас ка кривой to f(tn) сравниваетс  второй схемой 8 сравнени  с посто нным числом if , хран щимс  в блоке 11 пам ти и представл ющим собой.,наименьший допустимей угол наклона участка кривой к оси абсцисс. Если это отношение больше числа v, то сигнал из блока 3 управлени  увеличивает уставку первой схемы 9 сравнени , наход щуюс  в блоке 18 изменени$ времени накоплени , если полученное отношение f, то уставка в блоке 18 уменьшаетс  и каждое последующее врем  накоплени  принимаетс  равным этому времени. Таким образом, находитс  и поддерживаетс  оптимальное врем  накоплени  дл  режима периодической откачки. Формула изобретени  Устройство дл  автоматического управлени  глубиннонасосной установкой малодебитных нефт ных скважин по авт. св. 603744, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности работы устройства за счет определени  оптимального времени накоплени , оно снабжено блоком изменени  времени накоплени , вычитающим счетчиком и счетчиком времени откачки, при этом один из входов вычитгиощего счетчика подключен к одному из выходов блока управлени  и через счетчик времени откачки подключен к другому выходу блока управлени , а выходы соответственно подключены к одному из входов делител  и одному из входов блока пам ти, три других входа которого подключены соответственно к выходам счетчиков циклов работы и циклов .незаполнени  насоса и к входу второй схемы сравнени , причем вход блока управлени  подключен через блок изменени  времени накоплени  к входу второй схемы сравнени . Источники информации, рин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 603744, кл. Е 21 В 47/12, 1975.

   «Ж,. f,, Фнг.г

   Ф

   Ф.За