Способ определения коэффициента заполнения глубинного штангового насоса

СОЮЗ СОВЕТСКИХКЦмппаепежРЕСПУБЛИК ОВ 61) ЯОзцр Е 21 В 43/00. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПОЛНЕНИЯ ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА, включающий регистрацию кривой потребляемой электродвигателем мощности при ходе штанг вниз, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, из кривой. потребляемой электродвигателем мощности выделяют кривую, соответствующую второй гармонике по отношению к частоте качания штангового насоса, после чего определяют кри, вую, соответствующую разности между кривыми потребляемой электродвигателем мощности и вторбй .гармоникой, фиксируют на. ней момент начала нарастания максимальной пики мощности и по величине мощности, соответствующей этому моменту, определяют коэффициент заполнения насоса1 1102Изобретение относится к областинефтедобычи и может быть использовано для контроля за работой глубиннонасосных скважин, в частности, дляконтроля их производительности.Известен способ контроля производительности скважин, основанныйна контроле потребляемой мощностиприводного электродвигателя 1 1).По известному способу производительность насосной установки определяется в зависимости от потребляемойэлектродвигателем мощности, Посредством статического преобразователямощности контролируется потребляемая электродвигателем мощность. Значение мощности интегрируется и ото-.бражается на цифровом индикаторев единицах объемного расхода добываемой нефти.20,Известный способ контроля производительности глубинного насоса относится к статистическим способам,его показания существенно зависятот глубины скважины, в связи с чемэтот способ обладает низкой точностью.и недостаточной надежностью.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ определения коэффициента заполнения глубинного штангового насоса, включающий регистрацию30кривой потребляемой электродвигателеммощности при ходе штанг вниз 23.В известном способе производят интегрирование кривой мощности и полу-.ченное значение сравнивают с заданным значением и тем самым определяютопустошение насоса. Потребляемая энергия определяется как произведениенагрузки на штангах на скорость пе;ремещения этих штанг.Как известно, при работе станкакачалки,.приводящего в действие глубинный штанговый насос, вследствиедействия инерционных сил в кинематических звеньях привода возникают вынужденные колебания двойной (поотношению к числу качения) частоты.Амплитуда этих колебаний имеет большую величину и существенна влияет намеханическую нагрузку в штангах и50на форму кривой мощности. Под влиянием инерционных сил форма кривойсущественно искажается, расшифровкаее становится затруднительной, аиногда и невозможной, Внесенные нелинейные искажения в кривую мощностиот действия инерционных сил снижаютточность,901 2 Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента заполнения глубинного штангового насоса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения коэффициенте глубинного штангового насоса, включающему регистрацию кривой потребляемой электродвигателем мощности при ходе штанг вниз, из указанной кривой выделяют кривую, .соответствующую второй гармонике по отношению к частоте качания штангового насоса, после чего опрев . деляют кривую, соответствующую разнос ти между кривыми потребляемой элект; родвнгателем мощности и второй гармоникой, фиксируют на ней момент начала нарастания максимальной пики мощности и по величине мощности, соответствующей этому моменту, определяют коэффициент заполнения насоса.На фиг. 1 изображена схема, реа- лизующая предложенный способ, на фиг, 2 - типичная реальная кривая потребляемой мощности электроприводом глубинного штангового насоса прихода штанг вниз; на фиг. 3 - раэностная кривая мощности, полученная в результате вычитания из кривой потребляемой мощности (изображенной на фиг. 2) второй ее гармоники (на фиг. 2 и 3 оси ординат соответствуют потребляемой мощности, а оси абс- цисс " положению головки балансира станка качалки).Сущность способа заключается в следующем.При работе глубинного штангового насоса потребляемая электродвигателем 1 мощность контролируется с помощью статического преобразователя мощности 2. Типичная форма сигнала мощности на выходе преобразователя 2 изображена на фиг. 2, Выходной сигнал статического преобразователя мощности подается на вход блока 3 выделения второй гармоники и одновременно на вход блока 4 задержки (время задержки сигнала в блоке 4 задается равным времени обработки сигнала в блоке 3). В блоке 3 из контролируемой мощности выделяется вторая гармоника (по отношению к частоте качания штангового насоса), Блок 3 может быть выполнен с использованием активного фильтра, настроенного на частоту второй гармоники. Электрический сигнал, соответствующий второй гармонике, далее110293подается на вычислительное устройство 5, на другой вход которого подается электрический сигнал от блока задержки 4, соответствующий контролируемой мощности, В вычислительном устройстве 5 из контролируемой мощности вычитают вторую гармонику, далее разностная кривая мощности воспроизводится на экране устройства 6, В качестве устройства воспро О изведения разностной кривой мощности может быть использован, например, осциллограф с электроннолучевой трубкойРаэностная.кривая мощности изображена на фиг. 3. За счет вычитания второй гармоники нелинейные искажения формы кривой мощности (за счет действия инерционных сил) не влияют на предложенный способ, в результате чего обеспечивается более высокая его точность. В предложенном способе используется реальная скорость движения привода, а н 9 его модель, что также повьппает точность и надежность контроля.По разностной кривой определяется коэффициент заполнения глубинного штангового насоса в ручном или автоматическом режимах. Определение коэффициента заполнения глубинного штангового насоса, например, в ручном режиме осуществляют в следующей последовательности. Определяют координату начала переднего фронта мак-. симальной пики мощности. Эта координата и соответствует координате разгрузки штанг от столба поднимаемой жидкостиНа фиг, 3 координата разгрузки . 40 обозначена точкой м , При ходе штанг вниз плунжер с подвижным клапаном перемещается сначала в незапол.ненной части объема насоса. Когда подвижный клапан при ходе штанг вниз 41 соприкоснется с нефтью в насосе, подвижный клапан откроется и произойдет разгрузка штанг на величину столба поднимаемой нефти в скважине. В свою очередь, эта разгрузка приведет к 50 естественной разбалансировке станка- качалки и, как следствие этого, к увеличению потребляемой мощности электродвигателем. Увеличение мощиос ти происходит до ее максимальной пики 5 01 4по линник-Ь (фиг. 3), соответствующей переднему фронту максимальной пики мощностиНарастание переднего фронта мак" симальной пики мощности начинается в точке ФПолная длина хода плунжера насоса пропорциональна длине оси абсцисс на фиг. 3, т.е. длине сй. Часть пути плунжера на отрезке сй перемещается в незаполненном по высоте обхеме насоса. Следовательно, коэффициент заполнения насосаопределяется как отношение длины хода Л к д , т,е.ге( е30Коэффициент заполнения насоса практически всегда меньше единицы. Он позволяет определить, например, суточную производительность глубинного насоса.Ы4 5 Ю 24 (м 7 ст),где К: коэффициент заполненияаенасоса;д - диаметр насоса;5 - длина хода насоса,ь - число качаний балансирав минуту.Коэффициент заполнения насосапо предлагаемому способу также можноопределить и в автоматическом режиме,например, путем анализа разностнойкривой мощности с привлечением средствмикропроцессорной техники,,Предложенный способ также позволяет через определенную производительность оценить динамическийуровень в затрубном пространствеи следить за исправностью самогонасоса и глубинно-насосной установкив целом,Внедрение предложенного способапозволит оперативно следить за производительностью нефтяной скважины,оборудованной глубинным штанговым насосом, а также за состоянием насосаи наземного оборудования. Оперативный контроль за производительностьюнефтяной скважины позволяет своевременно обнарузить потерю добычипо контролируемой скважине.1102901 Составитель А.НазаретоваРедактор К.Волощук Техред С. Мигунова Корре филиал ППП "Патент.", г. Уагород, ул. Проектная,з 4919/21 Тирак 565 ВНИИПИ Государственного о делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раув