Устройство для автоматического управления глубинно-насосной установкой малодебитных нефтяных скважин

Устройство для автоматического управления глубинно-насосной установкой малодебитных нефтяных скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННО-НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ МЛЛОДЕВИТНЫХ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН, содержащее блок индикации, датчик усилия, подключенный через фиксатор нулевого уровня к одному из входов блока формирования команд отключения двигателя, состоящего из трех счетчиков, логических схем и ;хемы совпадения, выход которой подключен через выходной триггер к исполнительному реле, а формирователь напряжения сети подключен к другому входу блока формирования команд отключения двигателя, связанному несколькими шинами с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы в режиме периодической откачки жидкости , оно снабжено последовательно соединенными дополнительной схемой совпадения и счетчиком времени работы глубинно-насосной установки, при этом один из входов дополнительной схемы совпадения подключен к выходу выходного триггера, а другой ее вход (Л соединен с выходом формирователя напряжения сети, причем выход счетчика времени работы глубинно-насосной установки подключен к блоку индикации .

„.SU„:;;: 422 A

СОКИ СОВЕТСНИХ

РЕСПУЬЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Тж

-«МВ%

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2965816/22-03 (22) 29.01.81 (46) 30.03.83. Бюл. Р .12 (72) И,A.Ìàõìóäîâ. И.A.Ëåâ÷åíêî, О.К.Нусратов, B.A.Hàäåèí, Г.Х.Алиев, Л.Г.Ульянов, A.Â. Федящин и

P.È.Áàáàåâ (71) Институт кибернетики AH Азербайджанской CCP (53) 622.243(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 514945, кл. Е 21 В 43/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 875003, кл. Е 21 В 47/00, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННО-НАС0СНОА

УСТАНОВКОЙ МАЛОДЕБИТНЫХ НЕФТЯНЫХ

СКВАЖИН, содержащее блок индикации, датчик. усилия, подключенный через фиксатор нулеворо уровня к одному из входов блока формирования команд отключения двигателя, состоящего из трех счетчиков, логических схем и

:хемы совпадения, выход которой подключен через выходной триггер к исполнительному реле, а формирователь напряжения сети подключен к другому входу блока формирования команд отключения двигателя, связанному несколькими шинами с блоком управления, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы в режиме периодической откачки жидкости, оно снабжено последовательно соединенными дополнительной схемой совпадения и счетчиком времени работы глубинно-насосной установки, при этом один из входов дополнительной схемы совпадения педключен к выходу выходного триггера, а другой ее вход соединен с выходом формирователя напряжения сети, причем выход счетчика времени работы глубинно-насосной ус- С тановки подключен к блоку инди-. кации.

1008422

На фиг..1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 временная зависимость сигнала уси-. лия, получаемого на выходе датчика усилия системы телединамометрирования на фиг. 3 — блок-схема алгоритма функционирования устройства.

Устройство содержит датчик 1 усилия, фиксатор 2 нулевого уровня, счетчик 3 длительности импульса датчи0 ка усилия, счетчик 4 числа циклов незаполнения насоса, счетчик 5 числа циклов работы насоса, формирователь б напряжения сети, первую логическую схему 7, вторую логическую схему 8, блок 9 управления операциями, схему 10 совпадения, выходной триггер 11, исполнительное реле 12, счетчик 13 времени работы глубинно-насосной установки, блок 14 йндикации, И1, И2 и ИЗ вЂ” соответственно первый, вто; рой и третий элементы И, ИЛИ1, ИЛИ2 и ИЛИ3 — соответственно первый, второй и третий элемент ИЛИ, через а1обозначены счетные входы счетчиков

3-5 и 13,ау- сбросные входы счетчиков, выход переноса разрядных двоичных счетчиков 3 и 4 на следующий сМетчик при достижении подсчитываемых импульсов на 2, a — выход счет8 чиков, т.е. двоичный код, полученный на выходе a4,õàðàêòåðèçóåò содержимое соответствующего счетчика.

На фиг.2 приведена временная зависимость сигнала усилия, получаемо го на выходе датчика усилия системы телединамометрирования, где Р усилия, t — время, кривая АБСДА соответствует случаю полного заполнения насоса жидкостью, кривая АВСС Д„А соответствует случаю неполного заполнения насоса жидкостью, т, — длительность импульса датчика усилия при полном заполнении насоса жидкостью, 1 д — длительность импульса датчика усилия при заданном коэффициенте заполнения насоса жидкостью. т.е. при неполном заполнении насоса жидкостью; Т - длительность одного периода работы глубинного насоса (Т „= 10 с ), линия 00- соответствует нулевому уровню сигнала p(t) .

На фиг.3 приведена блок-схема алгоритма функционирования устройства, где A 1,...А б — операторные вершины алгоритма; Х1, Х2 и X3— условные вершины алгоритма; n< — число циклов работы насоса, Пн — число циклов неэаполнения насоса; 1н †-текуцее значение времени накопления жидкости; +н — заданное значение времени накойления жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства, т.е. при поступлении сигнала "Пуск" счетчик 13, а также с соответствующих выходов блока 9 управления операцияИзобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для автоматического управления работой малодебитных глубинно-насосных нефтяных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки жидкости. 5

Известны устройства для автоматического управления глубинно-насосной установкой малодебитных нефтяных скважин, содержащие блок индикации, датчик усилия, подключенный через 1 фиксатор нулевого уровня к одному из входов блока формирования команд отключения двигателя, состоящего иэ трех счетчиков, логических схем и схемы совпадения, выход которой подключен через выходной триггер к исполнительному реле, а формирователь напряжения сети подключен к другому входу блока формирования команд отклю- чения двигателя, связанному несколькими шинами с блоком управления 1)и t2) °

В настоящее время для повыаения технико-экономических показателей ма-, лодебитных глубинно-насосных скважин широко применяется режим автоматической периодической -откачки, при котором глубинно-насосная установка включается в работу по истечению заданного времени накопления жидкости и останавливается как только уровень жидкости в затрубном пространстве по- 30 нижается до приема насоса.

Недостатком устройства является то, что.оно не обеспечивает требуемую надежность работы в режиме периодичес кой откачки жидкости. 35

Цель изобретения — повьыение надежности работы в режиме периодической откачки жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического 40 управления глубинно-насосной установкой малодебитных нефтяных скважин, содержащее блок индикации, датчик усилия, подключенный через фиксатор нулевого уровня к одному иэ входов блока формирования команд отключе- 45 ния двигателя, состоящего иэ трех счетчиков, логических схем и схемы совпадения, выход которой подключен через выходной триггер к исполнительному реле, а формирователь напря- 50 жения сети подключен к другому входу блока формирования команд отключения двигателя, связанному несколькими шинами с блоком управления, снабжено последовательно соединен- 55 ными дополнительной схемой совпадения и счетчиком времени работы глубинно-насосной установки, при этом один из входов дополнительной схемы совпадения подключен к выходу вы- 60 ходного триггера, а другой ее вход соединен с выходом формирователя напряжения сети, причем выход счетчика времени работы глубинно-насосной установки подключен к блоку индикации.

65,1008422 ми счетчики, 3-5 сбрасываются в нулевое состояние.

Далее выполняется оператор А1,т.е. сигналом с соответствующего выхода блока 9 управления операциями выходной триггер 11. устанавливает- 5 ся в состояние "1", поэтому срабатывает исполнительное реле 12 и включается электродвигатель станка-качалки. Кроме того, при установлении выходного триггера.11 в состояние (О

"1", выход которого подключен на один из входов элемента ИЗ, имнульсы частотой 25 Гц с выхода формирователя б напряжения проходят через элемент ИЗ и заполняют счетчик 13 времени работы15 глубинно-насосной установки. Таким образом выполняется оператор А1.

Далее выполняется оператор А2, т.е. сигнал p(t) с выхода датчика 1 усилия, поступает на вход фиксатора 2 нулевого уровня и фиксируется на нулевом уровне 00. Это позволяет независимо рт изменения нуля датчика усилия curvaa P(t) получить.на постоянном уровне, что необходимо для точного измерения длительности 1 (фиг.2). 25

Потом выполняется оператор АЗ,. т.е. счетчиком 3 длительность сигнала усилия ty преобразуется в цифровой код. Как видно из фиг.1 счетный вход счетчика 3 через элемент ИЛИ1 ЗО подключен к выходу элемента И1. Так как входы элемента И1 подключены соответственно к выходу формирователя

6 .напряжения сети и фиксатора 2 нулевого уровня, то в течение времени наличия сигнала усилия АВСД (фиг.2Г т.е. высокого потенциала на выходе фиксатора 2 нулевого уровня, импульсы,частотой 25 Гц с выхода формиро1— вателя б, пройдя через элементы И1 и ИЛИ 1, заполняют счетчик 3.

Таким образом, длительность йреобразуется счетчиком 3 в цифровой код. Поскольку максимальная длительность сигнала усилия „, „= 9 с, то разрядность (8 двоичных разрядов ) 45 счетчика 3 вполне достаточно для преобразования ty в цифровой код за один период Т. При прекращении действия сигнала усилия АВСД (фиг.2) импульсы через элемент И1 не прохо- 5() дят. Так как выход элемента И1 соединен с соответствующим входом блока 9 управления операциями, то при прекращении прохождения импульсов через элемент И1 блок 9 управления операциями вырабатывает сигнал,, в результате чего в промежутке времени (Т- ty) т.е. до начала действия сигнала уси лия АБСД (фиг.2), импульсы через элемент И2 не проходят. Так как выход элемента И1 соединен с соответствующим входом блока 9 управления операциями, при прекращении про-. хождения импульсов через элемент

И1 блок 9 управления операциями вырабатывает сигнал,в результате 65 чего в промежутке времени (Т вЂ” $y), т.е. до начала действия сигнала усилия АБСД следующего периода Т (фиг.2), выполняется оператор Х1.

Так как второй вход первой логической схемы 7 соединен с выходом счетчика З,то в первой логической схеме 7 происходит сравнение значеHHH ty сну Если QC ty o это означает, что коэффициейт заполнения насоса еще не снизилоя до заданной величины. При этом на выходе первой логической схемы 7 получается сигнал. "0", который поступает на вход элемента ИЛИ 2 и на вход блока 9 управления операциями. При этом блок 9 управления операциями сбрасывает счетчик 3 в нулевое состояние и в следующем периоде Т действия сигнала усилия АБСД опять выполняется оператор АЗ.

Если 1 2 1 з,, то это означает, что возможно уже коэффициент заполиения насоса снизился до заданной величины. При этом на выходе первой логической схемы 7 получается сигнал "1", который поступает на уход блока 9 управления операциями, и,пройдя через элемент ИЛИ2, поступает на счетный вход. счетчика 4. При этом устройство переходит к выполнению оператора А4 (однако выполнение операций по оператору АЗ продолжается, т.е. блок 9 управления операциями сбрасывает счетчик 3 в нулевое состояние и в следующем периоде Т действия сигнала усилия АБСД опять выполняется оператор АЗ. Выпол- нение операций по оператору АЗ прекращается при пн = и ).

При выполненйи оператора А4 счетчик 4 подсчитывает число -циклов не- ° заполнения насоса пн, а счетчик 5 подсчитывает число циклов работы насоса Пе . ПоДсчет пРодолжаетсЯ в течение 16 циклов работы насоса, т.е. до пр= 16. Это происходит следующим образом.

Если 1 зо,то на выходе первой логической"схейы 7 получается сигнал

"1", который, пройдя через элемент

ИЛИ 2, поступает на счетный вход счетчика 4. Так как полученный на выходе первой логической схемы 7 сигнал "1" соответствует незаполнению насоса в данном цикле работы насоса, то счетчик 4 подсчитывает число циклов незаполнения насоса

Кроме того, в каждом периоде работы насоса с выхода блока 9 управления операциями через элемент ИЛИ 3 на счетный вход счетчика 5 подается один импульс. Этот импульс вырабатывается от сигнала датчика 1 усилия, выход которого подключен к входу фиксатора 2 .нулевого уровня. Так как выход фиксатора 2 нулевого уровня подключен на вход элемента И1, то блок 9 управления операциями от каж1008422 дого сигнала датчика усилия АБСД (фиг.2) вырабатывает один импульс и подает на вход элемента ИЛИЗ, выход которого подключен на вход счетчика 5. Таким образом, счетчики 4 и 5 соответственно подсчитывают пн и п . После того, как блок

9 управления операциями вырабаты. вает 16 импульсов, устройство переходит к выполнению оператора Х2.

При выполнении оператора Х2 сравниваются содержимые счетчиков 4 и 5.

Так как выходы счетчиков 5 и 4 подключены к входам схемы 10 совпадения, то в ней происходит сравнение пн у пр

Если nнс и „то снижение коэффициен.та заполнения насоса до заданной величины считается случайным. При этом на первом выходе схемы 10 совпадения получается сигнал "1", который посту- 2{) пает на вход блока 9 управления опе- рациями. При этом блок 9 управления операциями сбрасывает счетчики 4 и 5 в, нулевое состояние Кроме того, блок 9 управления операциями воз- 25 вращает устройство к выполнению оператора АЗ.

Если ни= п р,,то снижение коэффициента заполнения насоса до заданной величины считаетея достоверным. При этом на втором выходе схемы 10 совпадения получается сигнал "1", который поступает на вход блока 9 управления операциями. При этом блок 9 управления операциями сбрасывает счетчики 4 и 5 в нулевое состояние. Кроме того, сигнал "1" с второго выхода схемы 10 совпадения поступает на вход выходного триггера 11 и переключает его в нулевое состояние и устройство пере- 4Р ходит к выполнению оператора А5.

При выполнении оператора А5, т.е. при переходе выходного триггера 11 в нулевое состояние, обесточивается исполнительное реле 12 и выключа- 45 ется электродвигатель станка-качалки. Кроме того, при переходе выходного триггера 11 в состояние "0", выход которого подключен на один из выходов элемента ИЗ, импульсы частотой 25 Гц с выхода формирователя

6 напряжения сети через элемент ИЗ не проходят и поэтому заполнение счетчика 13 времени работы глубинно-насосной установки прекращается, т.е. заканчивается подсчет времени ее работы.

Далее выполняется оператор Аб, т.е. устройства переходит к подсчету времени накопления жидкости t>.

При этом последовательно соединен- бо ные через элементы ИЛИ2 и 3 счетчики 3 — 5 образуют 24-разрядный двоичныи счетчик и используются для подсчета времени накопления жидкости + H . Так как электродвигатель станка-качалки выключен то на выхоI

I де датчика 1 усилия сигнал не получается и импульсы через элемент И2 не проходят. Как видно из фиг.1 выход формирователя б напряжения сети подключен на первый вход элемента И2, второй вход которого подключен к выходу блока 9 управления операциями.

Так как при выполнении оператора Аб на второй вход элемента И2 с выхода блока 9 управления операциями подается высокий потенциал, то поэтому импульсы частотой 25 Гц с выхода формирователя б напряжения сети, пройдя через элементы И2 и ИЛИ 1, поступают на счетный вход счетчика 3, т.е. последовательно соединенные счетчики 3 — 5 подсчитывают время накопления жидкости tq.

При этом сигнал переноса с выхода счетчика 3, пройдя через элемент

ИЛИ2, поступает на счетный вход счетчика 4. Аналогично сигнал переноса с выхода счетчика 4, пройдя через элемент ИЛИ 3, поступает на счетный вход счетчика 5.

Далее выполняется оператор ХЗ.

Как видно из.фиг.1 выходы счетчиков

3-5 подключены к входам второй логической схемы 8, т.е. к второй логической схеме 8 подается текущее значение

)времени накопления жидкости tH, а заданное значение времени накопления жидкости1„ „заранее устанавливает ся во второй логической схеме 8. Поэтому во второй логической схеме 8 происходит сравнение-1Н с заданной величиной н зад.

Еслибы сФ „,то на выходе второй логической схемы 8 получае-с..ÿ сигнал

"0" и поэтому подсчет времени накопления жидкости продолжается.

ЕслиtнМ„,ц то на выходе второй логической схемы 8 получается сигнал

"1", который поступает на вход блока 9 управления операциями. При этом блок 9 управления операциями вырабатывает соответствующие сигналы, а счетчики 3 — 5 сбрасываются в нулевое состояние.

Далее начинается новый цикл управления работой глубинно-насосной установки,т.е. опять выполняется оператор А1. При этом опять сигналом с соответствующего выхода блока 9 управления операциями выходной триггер 11 устанавливается в состояние "1", поэтому срабатывает исполнительное реле 12 и включается электродвигатель станкакачалки. Креме того, при установлении выходного триггера 11 в состояние

"1", выход которого подключен на один из входов элемента ИЗ, импульсы частотой 25 Гц с выхода формирователя б напряжения проходят через лемент ИЗ и заполняют счетчик 13

1008422 времени работы глубинно-насосной установки. Таким образом выполняется оператор А1.

Потом выполняется оператор А2 и т.д.

Таким образом, счетчик 13 подсчитывает фактическое суммарное время работы глубинно-насосной установки, а блок 14 индикации показывает фактическое суммарное время работы глубинно-насосной установки ..Поэтому 10 по изменению показаний блока 14 индикации за определенный промежуток времени определяется эффективность ,эксплуатации скважийы в режиме периодйческой откачки жидкости и в соответствии с этим значением производятся изменения режима эксплуатации.

Предлагаемое устройство построено на интегральных микросхемах серии К155. Проведенные испытания такого устройства показали правильность его принципа построения и высокую эксплуатационную надежность.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить тфхнико-экоI номические показатели глубйнно-насосных скважин,.эксплуатирующихся в режиме периодической откачки жидкости °

1008422

Составитель В. Булыгин

Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор С.Шекмар

Редактор A Мотыль

Тираж .601 Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2297/44

Филиал IIIIII "Патент", г . Ужгород, ул. Проектная, 4