Устройство для автоматического кон-троля состояния глубиннонасосногооборудования

Устройство для автоматического кон-троля состояния глубиннонасосногооборудования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц836343 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 11.07.79(2)) 2797397/22-ОЗ с присоединением заявки М

Е 21 В 44/ОО звсударстеевай комитет

СССР ив аеяам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.81 Бюллетень %21

Дата опубликования описания 10.06.81 (53) УДК622.З23. . 52 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Т. M. Алиев, Л. М. Рыскин и А. A. р =:. — 1 „//.",фPx

Азербайджанскийинститут нефти и химии им,"",в/, Язйзбе е в

Министерства высшего и среднего cr/åöèàùöîãî "обрабован.я (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

СОСТОЯНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОГО ОБОРУДСВАНИЯ

Данное изобретение относится к области нефтедобычи и предназначено для автоматического определения состояния штанговых глубинных насосов глубиннонасосных нефтяных скважин в процессе их работы.

Для повышения технико- кономических показателей глубиннонасосных скважин необходимо знать текущее состояние подземного оборудования, что псвволяет выбрать оптимальный режим эксплуатации скважин, увеличить межремонтные периоды, снизить стоимость подземных ремон» тов(11.

Известно устройство дискретной оцен)5 ки для распознавания неисправностей по динамограммам (2). Устройство основано на идентификации одного из пяти классов неисправностей глубинного насоса по чис« лу точек перегиба кривой сигнала усилия

20 и определенному взаимному положению точек перегиба сигнала усилия и сигнала хода. Устройство содержит: блок выдоления участков восприятия нагрузки и

2 снятия ее, и блок выделении участков хода штока вверх и вниз, выходы которых соединены со входами блоков формирования импульсов соответствующих точкам перегиба, выходы которых подключены к входам ключа, управляющий вход которого соединен с выходом двоичного счетчика числа точек перегиба, вход которого соединен с выходом фсрмирователя импульсов точек перегиба сигнала усилия. Выход ключа подключен к входу одповпбратора, выход которого соединен с входом двоичного счетчика совпавших импульсов.

Недостатком устройства является ограничен.<о класса распознаваемых динамограмм глубин скважин - до 10СО м и числом качаний в минуту - до 10 .

Это связано с тем, что с увеличением глубины и числа качаний динамограмм перестает быть параллелограммной, и выделяемые устройством точки перегиба не соответствуют истшп ым моментам

3 83634 иачала и окончания участков восприятия снятия нагрузки.

Наиболее близким прототипом предлагаемого устройства по технической сущюсти является устройство для автомати5 еского управления глубиннонасосной устаювкой. малодебитных нефтяных сквакии (2). Укевеивое устройство содержит

1атчик. усилий, блок отключения двигателя

:танка-качалки, блок управления, выходы lo

<оторого подключены к входам счетчика длительности импульса датчика усилий, зчетчика циклов работы насоса и счет яка числа циклов незаполнения насоса, схему совпадения и схемы сравнения, 15 целитель и блох памяти.

В этом устройстве входы блока памяти подключены соответственно к выходу блока управления и к выходу счетчика цлительности импульса датчика усилий, при этом выход блока памяти подключен к одному из входов делителя, второй и вход которого подключен к выходу блока управления, а третий вход делителя соецинен с выходом счетчика длительности 25 импульса датчика усилий, причем вход целителя подключен через схему сравнения к входу блока управления.

Известное устройство работает следующим образом. Сигнал датчика уси- 50, лия поступает на вход счетчика длительности импульса датчика усилий, где происходит подсчет длительностей его полупериодов: Ф, и +g. Делителем определяется соотношение 4< / >.Величина 35 этого соотношения характеризует степень заполнения насоса жидкостью. Схемой сравнения производится сравнение полу» ченного значения с постоянной величиной

1 1 и.в зависимости от результата этого 40 сравнения определяется момент отключения двигателя станка-качалки. Известное устройство позволяет диагностировать только полное и частичное заполнение насоса жидкостью. Недостатком яваяется 45 то, что оно не позволяет диагностирэвать неполадки, возникающие в различных частях глубинного насоса.

Целью изобретения является повышение качества контроля за счет возмож- 50 ! ности обеспечения диагностики штанговых глубинных насосов.

3 4 выход которого подключен ко входу пер»

aof. схемы сравнения, а выход второго счетчика подключен через вторую схему сравнения к одному из входов блока управления тремя счетчиками импульсов,снабжено датчиком хода, формирователем тактовой частоты, вторым преобразователем напряжения, третьей схемой сравнения, буферным регистром, дешифратором и блоком индикации, прн этом выход датчика усилия подключен через последовательно соединенные первый преобразователь напряжения, первый счетчик импульсов, первую и третью схемы сравнения, буферный регистр, дешифратор— ко входу блока индикации, а выход датчика хода подключен через последовательно соединенные второй преобразователь напряжения, третий счетчик импульсов— ко входу второй схемы сравнения, причем четвертый выход блока управления под..ключен через третий счетчик импульсов .ко входу второго счетчика, при этом блок памяти и первый счетчик импульсов взаимосвязаны, а выход первой схемы сравнения подключен ко входу буферного регистра, который взаимосвязан с третьей схемой с равнения.

Устройство осущестцляет анализ сигнала датчика усилий путем сравнения между собой первого и второго полупериодов его кривой. Начало. очередного полупериода определяется по перегибу кривой сигнала датчика хода..

На фиг. 1 задана функциональная схема устройства, на фиг. 2: а) временная зависимость сигнала перемещения, получаемого на выходе датчика хода системы телединамометрирования, б) временная зависимость сигнала усилия на выходе датчика усилия; на фиг. 3 показаны виды разностных кривых, образованных вычитанием кривой АВ первого полупериода сигнала усилия при ходе штанг вверх из инвертированной кривой ВС второго полу-! периода сигнала-усилия цри ходе штанг вниз, причем- на нулевые уровни принятые уровень точки А для кривой АВ и уровень точки В для кривой ВС (см. фиг. 26): а) нормальная работа насоса, 6) незаполненный насос, в) утечка в нагнетательной части; r) утечка в приемной части, д) низкая посадка плунжера е) вы« сокая посадка плунжера.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик усилия, 55 преобразователь напряжения, блок управления, три выхода которого подключены соответственно ко входам первого и второго .счетчиков импульсов блока памяти, Устройство имеет датчик усилий 1 .и датчик хода 2, формирователь тактовой частоты 3, выход которого подключен к входу блока управления 4, преобразова5 83634 тели напряжения 5 и 6, на входы кото- рых поступает напряжение соответственно с датчика 1 и датчика 2 и выходы которых соединены соответственно с входами счетчика импульсов 7 и счетчика импульсов 8. Выходы блока управления соединены с входами счетчика импульсов

7, 8, 9, а также с входом бжка памяти

10, выходы счетчиков 8 и 9 соединены с входами схемы сравнения 11, выход которой подключен к входу блока управления 4. Выход блока памяти 10 вместе с выходом счетчика 7 подключеьы к входам схемы сравнения 12, выход ее подключен к входу схемы сравнения 13 и к входу буферного регистра 14. Выход буферного регистра подключен к входу дешифратора 15, выход которого соединен с входом блока индикации 16.

На фиг. 2 приняты следующие обозна- jo чения! х - перемещение, P - усилие, Q— напряжение, . - время, Т вЂ” длительность одного периода работы глубинного насоса, - и - длительности полупериодов, работы глубинного насоса, А - шаг кван-2Э тования при измерении сигнала усилия, AB - кривая сигнала усилия при ходе; штанг вверх, ВС вЂ” кривая усилия при ходе штанг вниз. 1, 2, 3 ... }1, 1, 2, 3 ...Ирезультаты измерения амплитуды кривой щ усилия, Ь1 =1-2,(2 1-3 ... (n-1) =1- И-амплитуды кривой первого полупериода сигнала ycma, причем эа нулевой уровень принят уровень точки А.

3$

611-2; 6 =1-3 ... й(И-1) =1- И- амплитуды инвертированной кривой второго полупериода сигнала усилия, причем за нулевой уровень принят уровень точки В.

Устройство работает следуюшим обра- ® эом..

Сигнал Х (4) с выхода датчика хода

2 поступает на вход преобразователя напряжения в частоту 6 и затем пропорцио. иальная перемещению штанг частота поступает с выхода преобразователя .6 на вход счетчика импульсов (сигнал перемещения ) 8. Стробирующие импульсы, сформированные из тактовой последовательности импульсов блока 3, поступают с блока управления на счетчик импульсов (сигнал перемещения) 8, давая разрешение счета. В счетчике записывается число, пропорциональное текущему значению сигнала на выходе датчика хода. Это число по сигналу с блока управления переписывается в параллельный счетчик импульсов 9, после чего в счетчике импуль3 d сов (сигнал перемещения) 8 записывается новое число. Схемой сравнения

1 1 производится сравнение последнего числа в счетчике импульсов 8 и преды дущего числа в счетчике импульсов 9.

При paBeacTbe этих чисел с выхода схемы сравнения 11 на вход блока управления поступает сигнал, свидетельствующий о смене направления . хода штанг.

Сигнал с выхода датчика усилия 1 поступает на вход преобразователя напряжения в частоту и затем пропорциональная усилию частота поступает на вход счетчика импульсов (реверсивный двоичный счетчик) 7. С выхода блока управления ,на счетчик 7 поступают стробирующие импульсы разрешения счета с частотой следования t; ;- . Результат. измерения 1 в точке А (фиг. 2б) записывается в счетчике 7 и затем переписывается в блок памяти 10. - Через время 6t результат измерения 2 записывается в счетчике 7, счетчик по сигналу

Г . с блока управления переводится в режим вычитания и на его входпоступает число 11иэ блока памяти. В счетчике остаl ется разность — число й1, которое записывается в блок памяти. Число 3 за-писывается в счетчик 7, из него вновь вычитается число 1 и разность *2 за( писывается в блок памяти. Последним в первом полупериоде в блок памяти запи1 сывается число Ь.(И-1). После этого на вход блока управления с выхода схемы сравнения 11 приходит сигнал о начале хода штанг вниз. В счетчике 7 записыва»

ll ется первое в этом полупериоде число 1 и переписывается в блок памяти. Счетчик по сигналу с блока управления переключается в режим вычитания и через вреIt мя 5 (, на его вход поступает число 2.

После вычитания в счетчике остается

tt число А1 В схеме сравнения 12 происходит сравнение чисел b 1 и hl. Код. знака разности Ъ1"-Ь1 с выхода схемы ( сравнения поступает на вход буферного регистра 14. В счетчик 7 переписывается из блока памяти число и из него и теперь вычитается число 3. Полученная разность Ь2" с выхода счетчика 7 и числоВ2 из блока памяти поступают на входы схемы сравнения 12. Код знака

Ю! t разности А2 -62 с выхода схемы сравнения 12 поступает на вход схемы сравнения 1»

Если он отличается от предыдущего кода, записанного и регистре 14, то дается разрешение на его запись, в следующие разряды регистра 14. В дальнейшем операции повторяются до прихода на вход блока управления с выхода схемь сравне ния 11 сигнала о завершении цикла-качании глубинного насоса. Код, записанный в буферном регистре, поступает с его вы ода иа вход дешифратора 15,дешифрпруется, и с выхода дешифратора на вход блока индикации 16 поступает импульс о сигнализации соответствующего состояния глубинного насоса.

Устройство позволяет распознавать шесть классов состояний штангового глубинного насоса на скважине глубиной до

2000 м и числом качаний до 16 в мин.

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля состояния Глуб инион &сосного оборудования, включаюшее датчик усилия, преобразователь напряжения, блок управления, три выхода которого подключены соответственно ко входам первого и вто рого счетчиков импульсов, блока памяти, выход которого подключен ко входу первой схемы сравнения, а выход второго счетчика подключен через вторую схему сравнения к одному из входов блока управлечия, три счетчика импульс сов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет возможности обеспечения диагносИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..Алиев Т. M. и др. Приборы и аппаратура для технической диагностики оборудовании глубиннонасосных нефтяных скважин," M., ВНИИОЭНГ, 1978, с. 31.

2. Авторское свидетельство СССР

% 603744, кл . Е 21 В 47/12, 1975.

343 8 тики штанговых глубинных насосов, Оно снабжено датчиком хода, формирователем тактовой частоты, вторым преобразователем напряжения, третьей схемой сравнения, буферным регистром, дешифратором и блоком индикации, при этом выход датчика усилия подключен через последоS вательно соединенные первый преобразо ватель напряжения, первый счетчик импульсов, первую и третью схемы сравнения, буферный регистр, дешифратор — ко входу блока индикации, а выход датчика хода подключен через последовательно соединенные второй преобразователь напряжения, третий счетчик импульсов — ко входу второй схемы сравнения, причем четвертый выход блока управления подключен через третий счетчик импульсов ко входу второго счетчика, при этом блок памяти и первый счетчик импульсов взаимосвязаны, . a выход первой схемы сравнения подключен ко входу буферного регистра, который взаимосвязан с третьей схемой сравнения.