Устройство для автоматического исследованияи управления глубиннонасоснойустановкой малодебитных нефтяных скважин

Союз Советских Социалистических РеслубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1184 0324(22) Заявлено 090779 (21) 2793485/22-03с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 210681. Бюллетень Й 9 23Дата опубликования описания 250681 Е 21 В 47/12 ГосударстаенмыЯ комитет СССР во девам нзобретенкЯ я открытмЯ./ Институт кибернетики АН Азербайджанской-СЯР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ МАЛОДЕБИТНЫХНЕФТЯНЫХ СКВАЖИН Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для автоматического исследования и управления работой малодебитных глубиннонасосных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки.Известно по основному авт. св.9 603744 устройство для автоматического управления глубиннонасосной установкой малодебитных нефтяных скважин, 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 11.Недостатком этого устройства яв ляется то, что оно не позволяет определить оптимальное время накопления жидкости.Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за 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 иэ выходов блока управления и через счетчик времени откачки - к другому выходу блока управления, а выходы соответственно подключены к входу делителя н к одному из входов блока памяти, три других входа которого подключены соответственно к выходам счетчиков циклов работы и циклов неэаполнения 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. Зб - временная зависимость сигнала датчика усилий в случае неполного заполнения насоса при снижении уровня жидкостив затрубном пространстве до приеманасоса.Устройство содержит датчик 1 усилий, блок 2 включения - отключениядвигателя станка-качалки, блок 3управления, выходы которого подключены к входам счетчика 4 длительностиимпульса датчика усилий, счетчика 5циклов работы насоса и счетчика бчисла циклов незаполнения насоса,схему 7 совпадения, первую и вторуюсхемы 9 и 8 сравнения, делитель 10и блок 11 памяти, входы которого подключены к выходам блока 3 управления,вычитающего счетчика 16, счетчика 4длительности импульса, счетчика 5циклов работы и счетчика б циклов 15незаполнения. Выход блока 11 памятиподключен к входу второй схемы 8сравнения и к одному из входов делителя 10. Устройство включает в себяфиксатор 12 нулевого уровня, формирователь 13 напряжения, триггер 14 иисполнительное реле 15, кроме того,оно имеет вычитающий счетчик 16,счетчик 17 времени откачки и блок 18времени накопления, 25Кривая зависимости количества жидкости, откаченной за один .цикл отвремени накопления (фиг. 2), имеетнелинейный участок и участок ОА, который можно .считать линейным. Он характеризуется незначительным противодавлением накопленной жидкости взатрубном пространстве, почти неуменьшающим скорость ее притока кзабою скважины, Нелинейный участокАс 1 характеризуется влиянием противо- З 5давления. на скорость притока, поэтому следует эксплуатировать скважинув режиме, соответствующем участку ОАэтой кривой. Однако уменьшение времени накопления и откачки приводит 40к 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 имеетзависимость с = 1(сн) (кривая 11 нафиг. 2). Для йолучения этой зависимости устанавливают различные значения времени накопления и каждый раззамеряют время откачки, необходимоедля снижения динамического уровняв затрубном пространстве до приеманасоса. Оптимальным режимом работы 55считается такой режим, когда сн соответствует концу линейного участказависимости (точка В на кривой 11)и сопределяется по снижению, динамического уровня до приема насоса.Устройство работает следующимобразом.Скважина останавливается на определенное время, задаваемое блокомизменения, времени накопления и отсчи- у тываемое объединенным двоичным счетчиком, который образуется за счетобъединения счетчиков 4, 5 и б. Предварительно в вычитающий счетчик 16иэ блока памяти заносится число, соответствующее предыдущему времени накопления Сн .1. На вход объединенногои вычитающего счетчиков одновременнопоступают импульсы с частотой 50 Гцс выхода формирователя 13Моментокончания заданного времени накопления си определяется при помощи первой схемы сравнения, вырабатывающейсигнал, воздействующий с помощью выходного триггера 14 и исполнительногсреле 15 на двигатель станка-качалки.Число импульсов, соответствующее сии подсчитанное объединенным счетчиком,фиксируется в блоке памяти. При этомв вычитающем счетчике образуется дополнительный код числа (сн 1-с ),Поскольку абсолютная величина этогочисла велика, то без заметного увеличения погрешности можно считать егообратным кодом этой разности, чтопозволяет, воспользовавшись инверсными выходами вычитающего счетчика,без какого-либо преобразования полу-,чить прямой код числа (с, -сн ),который передается в блок памяти. В режиме откачки сигнал Р(С) . свыхода датчика 1 усилий поступаетна вход фиксатора 12 нулевого уровня и фиксируется на нулевом уровнесверху и снизу (пунктирные линии ОЕ,Р К,. О Е , Е К на фиг. 3 а,б), Этопозволяет независимо от изменениянуля датчика усилия получить сигналР(с) на постоянном уровне и фиксировать точки А, В и С, которые определяют длительности полупериода Импульсадатчика с и с усилия. Счетчиком 4 длительности импульса датчика 1усилий в каждом цикле работы глубинногонасоса производится измерение длительности полупериодов импульса датчика с и с усилия, т.е. счетчик 4в течение времени С 1 и с заполняется импульсами частотой 50 Гц с выхода Формирователя 13. После подсчетасчетчиком 4 длительности С,1 ее величина записывается в блок 11 памяти,а после подсчета длительности с еевеличина подается в делитель 10, Делителем 10 определяется величина- Схемой 8 сравнения производитсяС 1,сссравнение полученного значениясс постоянной величиной, равной 1,1.Если - 1,1, то насос работаетС 4с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве ещене снизился до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаются аналогичныерчмерения с и с , определение отЬ 4ношения - и сравнение его с потстоянной величиной, равной 1,1.Если - )1,1 то схема 8 сравненияГдвырабатывает сигнал, означающий, что, возможно, уровень жидкости в затруб ном пространстве снизился до приема насоса. Для проверки достоверности с момента появления первого сигнала о снижении уровня жидкости до приема насоса блок 3 управления запускает 10 счетчик 5, который начинает подсчет числа циклов работы насоса, и счетчик 6, подсчитывающий число циклов незаполнения насоса.Схема 7 совпадения сравнивает содержимое счетчика 6 с содержимым счетчика 5. В случае, если содеРжимое счетчика 6 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 6 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 30 к выдержке времени накопления. ВремЯ откачки йв 4 фиксиРУетсЯ счетчиком 17, а предварительно записанное в вычитающий счетчик из счетчика времени откачки число суменьшается 35 на такую же величину и на его инверсных выходах получается разность с ойо 4- В делителе 10 она делится на разйость йн - снхранящуюся в блойе памяти, а полученное отношение 40 частное, характеризующее наклон участ ка кривой й = Г(йн), сравнивается второй схемой 8 сравнения с постоянным числом К, хранящимся в блоке 11 памяти и представляющим собой,наименьший допустимый угол наклона 4 участка кривой к оси абсцисс. Если это отношение больше числа у, то сигнал из блока 3 управления увеличивает уставку первой схемы Э сравнения, находящуюся в блоке 18 изменения времени накопления, если получен" ное отношение, 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.Формула изобретенияУстройство для автоматического управления глубиннонасосной установкой малодебитных нефтяных скважин по авт. св. Р 603744, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет определения оптимального времени накопления, оно снабжено блоком.изменения времени накопления, вычитающим счетчиком и счетчиком времени откачки, при этом один из входов вычитающего счетчика подключен к одному из выходов блока управления и через счетчик времени откачки подключен к другому выходу блока управле. ния, а выходы соответственно подключены к одному из входов делителя и одному иэ 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.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 603744, кл. Е 21 В 47/12, 1975.Тирам б 27ИИПИ Государственного по делам изобретений и 35, Иосква, %-35, Раушс Подписноеомитета СССоткрытийкая наб