Устройство для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 9)(11) ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕСОР.,й: 1 СА ОБРЕТЕНИЕЛЬСТВУ(71) Институт кибернетики АН АЗССР иОтдел автоматизированных систем управления АН АЗССР(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ В ПОДЗЕМНОЙЧАСТИ СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ, содержащее датчик усилия, блоки управления, постоянногонапряжения и аналого-цифрового преобразователя, регистр памяти и схему совпадения, выход которой подключен к входу блока управления, отличающееся тем, что, сцелью повышения эффективности эксплуатации насосной установки, оно снабжено датчиком хода, двумя формирователями импульса, блоками вычисления и индикации, накапливающим сумматором и тремя дополникуак уса как сум К АВТОРСКОМУ СВИ 4 Р 04 В 47/00// Е 21 В 4 тельными регистрами памяти, выходы датчика хода подключены к соответствующим входам формирователей импульса, выход одного из которых одновременно связан с одним из входов основного регистра памяти и блока управления, второй вход последнего подключен к выходу другого формирователя импульса, а третий - к выходу схемы совпадения, входы которой соответственно связаны с выходами блока постоянного напряжения, датчика усилия и блока аналого-цифрового преобразователя, подключенного другим своим выходом к входу накапливающего сумматора, при этом другие входы последнего связаны с двумя выходами блока управления, а его выход подключен одновременно к входам основного и каждого из трех дополнительных регистров па- Я мяти, причем последние своими входами подключены к третьему, четвертому и пятому выходам блока управления, шестой выход которого и выходы основного и трех дополнительных регистров памяти связаны с входами блока вычислений, выход которого ф подключен к входу блока индикации.Изобретение относится к устройствам, используемым в нефтедобыче и предназначенным для контроля работы глубинно- насосного оборудования в процессе эксплуатации нефтяных скважин, в частности, для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки.Цель изобретения - повышение эффективности эксплуатации насосной установки.На. фиг, 1 представлена функциональная схема установки для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки; на фиг, 2 - схема блока управления по фиг. 1; на фиг. 3 - замкнутая динамограмма работы скважинного штангового насоса; на фиг. 4 - временная развертка динамограммы, соответствующая замкнутой динамограмме по фиг. 3; на фиг. 5 - временная развертка сигнала, получаемая на выходе датчика хода.Схема блока управления содержит элементы И - Из, триггеры Т - Т 4, реверсивные счетчики Сч. и Сч.2, элементы ИЛИ; генератор импульсов (ГИ), На замкнутой динамограмме работы скважинного штангового насоса (фиг, 3) приняты следующие обозначения: Р в , усилия на полированном штоке; Я - ход полированного штока; Ршт - теоретическое значение веса штанг; ЬГ - площадь части СДЕ динамограммы, характеризующая работу насоса, затра- ценную на преодоление суммарной величины силы трения подземной части скважинной штангозой насосной установки. На фиг. 4 приняты следующие обозначения; Р - усилия на полированном штоке; 1 - время; е, -- временные интервалы; Р(1) - сигнал усилия, получаемый на датчике усилия; Г, - Г - площади отдельных участков замкнутой динамовраммы; на фиг, 5 приняты обозначения: 5 - ход полированного штока; 1 - время; ( - момент времени достижения сигнала хода максимальной величины (точка А); 1- момент времени достижения сигнала хода минимальной величины (точка Б) .Устройство для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки содержит датчик усилия 1, блоки управления 2, постоянного напряжения 3 и аналого-цифрового преобразователя 4, регистр памяти 5 и схему совпадения 6, выход которой подключен ко входу блока управления 2.Устройство снабжено датчиком хода 7, двумя формирователями 8 и 9, блоками вычисления 10 и индикации 11, накапливающим сумматором 12 и тремя дополнительными регистрами памяти 13 - 15. Выходы датчика хода 7 подключены к соответствующим входам формирователей импульса 8 и 9, выход одного из которых - 9 одновременно связан с одним из входов основного10 регистра памяти 5 и входом а, блока управления 2, второй вход а последнего подключен к выходу другого формирователя импульса 8, а третий а - к выходу схемы совпадения 6. Входы схемы совпадения 6 соответственно связаны с выходами блока постоянного напряжения 3, датчика усилия 1 и блока аналого-цифрового преобразователя 4, подключенного другим своим выходомк входу накапливающего сумматора 12. Другие входы последнего связаны с двумя выходами в, и в блока управления 2, а его выход одновременно подключен к входам основного 5 и каждого из трех 13 - 15 дополнительных регистров памяти. Дополнительные регистры памяти 13 - 15 своими входами подключены к третьему в, четвертому в и пятому в 5 выходам блока управления 2, шестой выход вб которого и выходы основного 5 и трех дополнительных 13 - 15 регистров памяти связаны с входами блока вычислений 10, выход которого подключен к входу блока индикации 11.Предлагаемое устройство для определения силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки работает следующим образом.При достижении сигналом хода 5(1) максимальной величины (точка А на фиг. 5) на выходе первого формирователя импульсов 8 (фиг. 1) вырабатывается сигнал, который поступает на второй вход дг блока управления 2. При этом на первом выходе вблока управления 2 через промежутки времени М вырабатываются сигналы, которые поступают на вход накапливающего сумматора 12. Так как выход датчика усилия 1 связан с входом блока аналого-цифрового преобразователя 4, то в накапливающем сумматоре 12 в моменты времени М происходит суммирование текущих значений кодов сигнала усилия Р(1) . Так как значение 1 выбирается равным А 1 = 1 еди нице времени, то в накапливающем сумматоре происходит суммирование элементарных площадей, равных д 1 Р (1);. Это продолжается до момента равенства Р(1) и =Р (точка С на фиг. 4). Так как выходыдатчика усилия 1 и блока постоянного напряжения 3 подключены к соответствующим входам схемы совпадения 6, то в момент равенства Р(1) и Р, величины которых получаются соответственно на выходах датчика усилия 1 и блока постоянного напряжения 3, на выходе схемы совпадения 6 получается сигнал, который поступает на третий вход аз блока управления 2.При этом на третьем выходе вз блока управления 2 вырабатывается сигнал, который поступает на вход первого дополни тельного регистра памяти 13, Так как другой вход первого дополнительного регистра памяти 13 подключен к выходу накапливающего сумматора 12., то содержимоенакапливающего сумматора 12, т. е. значение кода, соответствующее площади Г 1 (фиг. 4), записывается в первый дополнительный регистр памяти 13.При достижении сигналом хода 5(1) минимальной величины (точка Б на фиг. 5) на выходе второго формирователя импульса 9 вырабатывается сигнал, который одновременно поступает на вход основного регистра памяти 5 и на первый вход а, блока управления 2. Так как другой вход основного регистра памяти 5 подключен к выходу накапливающего сумматора 12; то содержимое накапливающего сумматора 12-,т.е. значение кода, соответствующее площади (Г,+Г) (фиг. 4), записывается в основной регистр памяти 5, Кроме того, при поступлении сигнала на первый вход а 1 блока управления 2 на его втором выходе ввырабатывается сигнал, который поступает на другой вход накапливающего сумматора 12 и сбрасывает его содержимое в нулевое состояние. Далее в накапливающем сумматоре 12 опять начинается суммирование текущих значений кодов сигнала усилия Р(1) получаемых на выходе блока аналого-цифрового преобразователя 4, Это продолжается в течение времени Га. При равенстве а= з на четвертом выходе в 4 блока управления 2 вырабатывается сигнал, который поступает на вход второго дополнительного регистра памяти 14. Так как другой вход второго дополнительного регистра памяти 14 подключен к выходу накапливающего сумматора 12, то содержимое накапливающего сумматора 12, т.е. значение кода, соответствующее площади Г 4 (фиг. 4), записывается во второй дополнительный регистр памяти 14. Далее на втором выходе в блока управления 2 вырабатывается сигнал, который поступает на вход накапливающего сумматора 12 и сбрасывает его содержимое в нулевое состояние а, в накапливающем сумматоре 12 опять начинается суммирование текущих значений кодов сигнала усилия Р (1) , получаемых на выходе блока аналого-цифрового преобразователя 4. Это продолжается до момента достижения сигналом хода Ь (1) максимальной величины (точка Ана фиг. 5). При достижении сигналом хода (1) максимальной величины на выходе первого формирователя импульса 8 опять получается сигнал, который поступает на второй вход а блока управления 2. При этом сначала на пятом выходе в блока управления 2 получается сигнал, который поступает на вход третьего дополнительного регистра памяти 15, Так как другой вход третьего дополнительного регистра памяти 15 подключен к выходу накапливающего сумматора 12, то содержимое сумматора 12, т, е. значение кода, соответствующее площади Г 4 (фиг. 4), записывается в третий до 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 полнительный регистр памяти 15. Далее на шестом выходе в блока управления 2 получается сигнал, который поступает на соответствующий вход блока вычислений 10. Так как входы блока вычислений 10 соответственно подключены к выходам основного 5 и трех дополнительных 13 - 15 регистров памяти, то на основе значения площадей Г, - Г блок вычислений 10 определяет следующие величины (фиг. 3 и 4); работу насоса, затраченную на преодоление суммарной величины силы трения в подземной части скважинной штанговой насосной установки, как АГ=Г 4 - Г,; общую работу насоса, т. е. общую площадь динамограммы КДЕСК, как Г= Гз+Г - (Г 1+Г ); коэффициент о, характеризующий эффективность эксплуатации глубиннонасосного оборудования, как ы.=.АРГНайденные в блоке вычислений 10 значения ЬГ,Г и ы выводятся в блок индикации 11.Блок управления работает следующим образом (фиг. 2).Сигнал, полученный на выходе первого формирователя импульса 8 (фиг. 1) поступает на второй вход а блока управления (фиг. 2). При этом запускается ГИ, и импульсы с выхода ГИ поступают на один из входов элементов И - И, а также на первый выход в блока управления 2, и на первом выходе в, блока управления 2 вырабатываются соответствующие сигналы. Кроме того, при поступлении сигнала на второй вход аблока управления 2 триггер Т, переключается в единичное, а триггер Т в нулевое состояния, реверсивные счетчики Сч. 1 и СЧ.2 сбрасываются в нулевое состояние. При переходе триггера Т 1 в единичное, а триггера Т в нулевое состояния открывается элемент И 4 и импульсы о периодом д 1 с выхода ГИ, пройдя через элемент И 4, поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика Сч.2. Поэтому в реверсивном счетчике Сч.2 происходит подсчет импульсов, соответствующих временному интервалу Г .При поступлении сигнала на третий вход аблока управления 2 этот сигнал, пройдя через элемент И, поступает на вход триггера Т и переключает его в единичное состояние. При этом элемент И закрывается и прекращается подсчет импульсов счетчиком Сч,2 . При переходе триггера Т в единичное состояние открывается элемент Из и импульсы с периодом д 1 с выхода ГИ, пройдя через элемент Из, поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика Сч.1. Поэтому в реверсивном счетчике Сч. 1 происходит подсчет импульсов, соответствующих временному интервалу Г (фиг. 4).При поступлении сигнала на первый вход а, блока управления 2 триггеры Т, и Т,1195052 гон уюадлевиЯ й4 аиг 5 НИИПИ Заказ 7397/38 Тираж 585 Подписноеилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 переключаются в нулевое состояние. При этом элементы И з и И 4 закрываются, а элемент Иоткрывается. Поэтому импульсы с периодом М с выхода ГИ, пройдя через элемент И, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика Сч.1 и происходит уменьшение содержимого реверсивного счетчика Сч.1. Равенство содержимого реверсивного счетчика Сч.1 нулю означает, что временной интервал Йзоказался равным 7 (фиг. 4). Г 1 ри равенстве содержимого реверсивного счетчика Сч.1 нулю на его выходе получается сигналкоторый поступает на четвертый выход в 4 блока управления 2. Кроме того, сигнал с выхода реверсивного счетчика Сч.1 поступает на вход триггера Тз и переключает его в единичное состояние. При переходе триггера Тз в единичное состояние открывается элемент И и импульсы с периодом Ь 1 с выхода ГИ, пройдя через элемент И к, поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика Сч.2 и происходит уменьшение содержимого реверсивного счетчика Сч.2. Равенство содержимого реверсивного счетчика Сч.2 нулю означает, что временной интервал т 4 оказался равным Е (фиг. 4).При равенстве содержимого реверсивного счетчика Сч.2 нулю на его выходе получается сигнал, который поступает на пятый выход в, блока управления 2. Кроме того, сигнал с выхода реверсивного счетчика Сч.2 поступает на вход триггера Т 4,переключает его в единичное состояние и на шестом выходе ва блока управления 2 вырабатывает ся соответствующий сигнал.Как видно из фиг. 2 входы элемента ИЛИсоединены соответственно с первым а, и вторым аа входами блока управления 2, а также . с выходом первого реверсивного 15 счетчика Сч.1. Поэтому при поступлениина входы элемента ИЛИ импульса на втором выходе вблока управления 2 вырабатывается соответствующий сигнал, Сигнал на третьем выходе вз блока управления 2 вырабатывается при переходе триггера Та в еди.20 ничное состояние.Далее цикл работы устройства в следующем цикле работы скважинкой штанговой насосной установки повторяется,