Способ управления эрлифтом

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИРЕСП БЛИН О 1 4463 51) 4 Г 04 Г 1/18 ПИС ТОРСИОМ технгнческггй ганов ство ССс 8, 1981, го СССР 18, 1985-1 ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ П.И 1 Т СССР(46) 23,12.88. 11 нл. 1 сг 47 (71) Азербайджанский пол институт им, Ч,Ипьдрьгма (72) г 1.И,Лхмедов, Ъ 1. С,Лс и 11,Л. Гадкиев(53) 671,631(088.8) (56) Лвторг кое свидетель К 966320, кл. Р 04 1 1/1Лвтсрсксн сви,гетельст 1 г" 1250734, кл, г 04 Г 1/(54) СОС 01 Л 1 рЛЕ 11 Иг 1 1 р 11 Иг,0, (57) Иэсгбретение псэгнляс т повысить надежность и кономи гность работы эрп 1 гта путем своевременного предот-вращения образования пробок. Воздухподают в нижнюю часть 4 подъемггойтрубы 3. Боздухопровод 1 перемещаютотносительно части 4. Измеряют,давление в воэдухопроводе 1, давлениеи расход смеси на выходе из трубы 3.Сравгпгаагт измеренные параметры с ихноминальными значениями, и в зависимости от сочетания полученных рассогласований огределяют режим перемещения части 4. Данньгй способ управления позволяет оперативно анализировать состояние скважины по косвенным гоказателям процесса и автоматически гзменять место впуска воздуха, 6 ил.Изобретение относится к цасосостроению, в частности к системам автоматического управления эрлифтами,Цель изобретения - повышение надежности и экономичности работы эр 5лифта путем своевременного предотвращения образования пробок.На Фиг.1 показана принципиальнаясхема эрлифта и системы управления,на фиг,2 - сечение А-А на Фиг.1; цафиг,3 - сечение Б-Б ца Фиг.1; нафиг.4 и 5 - соответственно крайниенижнее и верхнее положения нижнейчасти подъемной трубы; на фиг.6Функциональная схема системы управления.Эрлифт содержит воздухопровод 1и концентрично установленную в немс образованием кольцевого прострацства 2 подъемную трубу 3, нижняячасть 4 которой выполиена с возможно.-.,тью возвратно-поступательного перемещения посредством троса 5, связанного с приводом 6, датчик 7 давления в кольцевом пространстве 2, блок8 определения знака отклонения давления в кольцевом пространстве 2, датчик 9 давления на буфере скважины,блок 10 определения зцака отклонения 30зя"л(ция ца буфере, датчик 11 расходасмеси, подключенный к блоку 12 определения знака отклоне;пгя расхода,датчик 13 натяжения троса 5, блок 14задания-контроля перемещений некиейчасти 4 подьемной трубы 3, при этомдатчики 7 и 9 давления подключенысоответственно к блокам 8 и 10, Блок2 опредсл ния знака отклонения расхода соединен с блоками 8 и 10 определения знака, а схема 15 знака произведения отклоненных давлений состоит из множительного устройства 15и преобразователя 15, Эрлифт содержит также блок 16 управления приводим 6,Нижняя часть 4 подъемной трубы 3выполнена двухствольной. Труба 17малого диаметра расположена внутринаружной трубы 18 с экспентриситетом.Значения диаметров определяются изусловия обеспечения заданной скорости движения жидкости и равенства сечений потоков в каждой трубе.В подъемной трубе 3 выполнены от.верстия 19, соединяющие полость 2055перемен;.: го объема через отверстия21 с внутревней полостью труб 17 и18, В трубе 18 выполнены щели 22. Блок Я Определения знака (Фиг.б) содержит последовательно соедице(и(ыемежду собой реле 23, Фильтр 24, устройство 25 сравнения и преобразователь 26, при этом контакты реле 23соединены с датчиком 7 давления, авыход преобразователя 26 подключенк входу множительного устройствасхемы 15 знака. Блок 1 О определениязнака содержит последовательно соединенные между собой реле 27, Фильтр28, устройство 29 сравнения и преобразователь 30.Блок 12 определения знака содержит фильтр 31, устройство 32 сравнения, преобразователь 33, триггеры34-36, элементы И 37 и 38 и элементИЛИ 39.Блок 14 задания-контроля перемещения нижней части 4 подъемной трубы 3 содержит мерньп( ролик 40, соединенный через редуктор 41 с кулачками 42 контакта 43, Фиксирующегокрайнее верхнее положение нижней части 4, контакта 45, Фиксирующего крайнее нижнее положение, и контакта. 44,фиксирую(цег исходное положение. Величина перемещений нижней части 4устанавливается смещением кулачков 42.БлОк 16 управления приводом 6(фиг,б) содеря(ит элементы НЕ 46-48элементы И 49 и 50, элементы ИЛИ 51 -53, триггеры 54 и 55, усилители 56и 57 и пускатели 58 и 59.Воздух под постоянным давлениемпо воздуховоду 1 через отверстия 19в подъемной трубе 3 поступает в полость 20 переменного объема, образованную внутренней поверхностью.подъемной трубы 3 и наружной поверхностью наружной трубы 18 нижней части 4, Из полости 20 газ через Отвер -"тия 21 труб 17 и 18 поступает в ихвнутренние полости,В процессе зрлифта датчиком 11измеряются значения расхода смеси навыкиде с(важины и подаются на Фильтр31 блока 12 определения знака отклонения расхода, После прохождениясглаживающего Фильтра 31 средняя величина расхода (1 подается в устройство 32, где производится сравнение этого расхода с номинальным знаЧЕНИЕМ О. Величина рассогласования Ь(1 =.(1 р - (1 подается на вход преобразователя 33 с характеристикой"Ркн 0 при 6 Р) -ЛР здп(ЛР ) при 6 Р ( Рр у - допустимые значениярасссгласованийдавлеий в кольце 5вом пространствеи на буфере соответственно,ет.:я яз.дп(6 Гк) = +то это характерипроводимости подъемотверстий 21язов(61 ) : вв оявлеия характерно е ЬРк ВГ Если фикси я 1 п(Л)зует уменьшеной трубы 3яз.п 8(6 Г к)условиях пес ие ыше 1 и зпр 0 при 6 Ч) ЛЧ;язеп(6 Ч) при 6 Ч ( Чзэс где 6 Ч - заданное допустимое значе ние рассогласования расхода. Если рассогласование ззЧ (- 3 Чзто с выхода преобразователя 33 подается сигнал на Б-вход триггера 36, с прямого выхода которого подается сигнал на катушки реле 23 и 27 соответственно блока 8 определения знака отклонения давления Рв кольцевом пространстве 2 и блока 10 определени знака отклонения давления Ря на буфере скважины. Одновременно сигнал с прямого выхода триггера 36 подается на вход элемента НЕ 46 блока 16 управления, затем на С-входы 54 и 55 и открывает их для приема сигналов.Сигнал с прямого выхода триггера 36 подается на катушки реле 23 и 27 и замыкает их контакты, которые подключают датчик 7 к блоку 8, а датчик 9 - к блоку 10. Датчики 7 и 9 фиксируют в течение заданного интервала времени изменение значений давлений в кольцевом пространстве (Г ) и на буфере (Р). После прохождения фильтров 24 и 28 "редие величины давлений Р р и Г, подаются наР устройства 25 и 29, где производится сравнение их с номинальными значениями Р и Г .Величины рассогласований давлений в кольцевом пространстве 6 Г к =.Р- Р кн и на буфере Л Г я = 6 ГЕс РЕн подаются на входы преобразователей 26 и 30 с характеристикамидля акоплеия взвеси а забое скажины,Сигналы преобразователей 26 и 30 блоков 8 и 1 О подаются через множительное устройство схемы 15 знака на преобразователь, где реализуется функция язеп(ЛГзГ) и на выходе. формируется сиг зл а+1 при 6 ГЛГО, Я 18 п(дГк ЛР) = 0 пРи дРЛР = О;- 1 при ЛГк дГ ) О.В схеме 15 знака путем анализа сигналов, поступающих с блоков 8 и 10, однозачно определяется направление вращения привода 6, перемещающего с помощью троса 5 нижнюю часть 4 подъемной труби 3 при любых сочетаниях выходных сигналов нелинейных преобразователей 26 и 30.Если язеп(6 Гк ЛГ) = +1, т;е. Яз.п(ЛГк) = +1 и Яз.дп(ЛГ) = -1, уменьшается проводимость на участке между местом впуска воздуха (отверстия 21) и буфером скважины, тогда сигнал "-1" с выхода схемы 15 знака подается на второй вход элемента И 49 блока 16 управления, на первый вход которого подан сигнал с выхода элемента НЕ 47.Одновременно сигнал с выхода элемента НЕ 47 подается на первый вход элемента И 50 и на вторые входы элементов И 37 и 38 блока 12. На вход элемента НЕ 47 подается сигнал с контакта 44 блока 14, который фиксирует исходное положение нижней части 4. Сигнал с выхода элемента И 49 подается через Я-вход первого триггера 54, элемент ИЛИ 52 и усилитель 56 на вход пускателя 58, управляющего приводом 6 при перемещении нижней части 4 вверх. При этом отверстия 21, размещенные на нижней части 4, смещаются вверх с заданной скоростью. Такое непрерывное смещение точек впуска воздуха в лифт создает эффект подвижного воздействия, который приводит к уменьшению объемной концентрации взвеси в слое и увеличению к скорости потокаПри отработке перемещений вверх или вниз сигнал на выходе элемент НЕ 47 отсутствует.Одновременно перемещение троса 5 через мерный ролик 40 и редуктор 41 передается кулачкам 42 бло;са 14. Если перемещение вверх происходит на устаовленную зараее величину 88(величица перемещения контролируется включением контакта 43), то сигнал поступает ца В-вход триггера 54, затем через элемент ИЛИ 53 и через уси 5 литель 57 ца пускатель 59, управляющий приводом 6. Осуществляется перемещение нижней части 4 вниз.Одновременно контакт 43 связан с Б-входом триггера 34, который запоминает момейт достижения нижней частью 4 верхнего крайнего положения, а прямой выход этого триггера 34 по" дается ца первый вход элемента И 37. При опускании контролируется также натяжение троса 5 с помощью датчика 13 натяжения, который соединен с входом элемента 1 Е 48, выход этого с 1-входои триггера 55, а выход последнего соединен с вторым входом элемецта ИЛИ 52, Если натяжение троса 5отсутствует, тогда ца Р-входе триггера 55 появляется сигнал, осуществляется "сброс" прямого выхода, а с инверсного выхода сигнал подается цавторой вход эпемецта ИЛИ 52, далеечерез элемент ИЛИ 52 и усилитель 56ца вход пускателя 58. В результатеосуществляется управление приводом 6при подъеме нижней части 4, Прц достижении верхнего крайнего положения 25 ЭО срабатывает контакт 43, сигнал поступает на К-вход триггера 54, осущест" вляется "сброс" прямого выхода, а с инверсного выхода сигнал подается ца второй вход элемента ИЛИ 53 и через усилитель 57 ца пускатель 59, осуществляющий управпение приводом 6 при опускании.Если ослабления натяжения троса 5 не наблюдается, перемещение осущест 35 40 вляется до тех пор, пока нижняя часть 4 не достигнет исходного положенияи контакты 44 це вернутся в первоначальное состояние. Тогда на выходе элемента НЕ 48 появляется сигнал, который одновременно подается, как и прежде, на вторые входы элементов И 37 и 38 и на первые входы элементов И 49 и 50, Выход элемента И 37 соединяется через элемент ИЛИ 39 с К-входом триггера 36, Осуществляется"сброс" прямого выхода триггера 36. Происходят отключение реле 23 и 27 и запира:ие триггеров 54 и 55, на С-входы ко",орых подается сигнал с элемента 111. 46, Сигнал с инверсного 50 элемента подается ца первым вход элемента ИЛИ 51, выход которого соединен 20 выхода триггера 36 подается на К-входы триггеров 34 ц 35 и осуществляетих "сброс". Система становится подготовленной к измерению расхода.Снова в течение заданного интервалавремени измеряется расход смеси иопределяется знак отклонения расхода,При обнаружении недопустимого отрицательного отклонения процедура повторяется, Система будет каждый раз отрабатывать заданные перемещения дотех пор, пока параметр выходного показателя - расхода не окажется в пределах нормы при возвращении в исходное рабочее положение нижней части 4подъемной трубы 3,Если при недопустимом отрицательном отклонении расхода в течение заданного интервала времени зафиксированозп(йРк) = - 1 при ЛГ( -Ии зЦп(АР) = -1 при ВР (-аР, причем з.р(ЙГВР) = +1, что характерно условию накопления взвеси на забое скважины, то сигнал "+1" с выходасхемы 15 знака подаетсяна второйвход элемен" а И 50, ца первый входкоторого подается сигнал с инверсного выхода элемента НЕ 47. Одновременно этот сигнал подается на первыйвход элемента И 49 и на вторые вхо"ды элементов И 37 и 38. На вход элемента НЕ 47 подается сигнал с контакта 44, который фиксирует исходноерабочее положение нижней части 4подъемной трубы 3. Сигнал с выходаэлемента И 50 подается на Б-входтриггера 55, который открыт ввидуотсутствия сигнала на С-входе. Затемчерез прямой выход триггера 55 сигнал подается через первый вход элемента ИЛИ 53, и через усилитель 57на вход пускателя 59. В результатеосуществляется перемещение нижнейчасти 4 вниз. При опускании контролируется натяжение троса 5 с помощьюдатчика 3 натяжения. На второй входэлемента ИЛИ 51 подается сигнал сконтакта 45, который соединен сЯ-входом триггера 35, прямой выходпоследнего соединен с первым входомэлемента И 38, выход которого подается на второй вход элемента ИЛИ 39,соединенного с К-входом триггера 36.Осуществляется "сброс" его прямоговыхода. Если при опускании натяжение троса 5 отсутствует, тогда наК-входе триггера 55 появляется сиг 7 144 нал, осуществляетсясброс" прямого выхода, а с инверсного выхода сигнал подается на второй вход элемента ИЛИ 52 и через первый усилитель 56 на пускатель 58. Осуществляется управление приводом 6 в направлении перемещения нижней части 4 вверх до исходного положения, что фиксируется контактом 44, На первый вход элемента И 50 подается сигнал элемента НЕ 47. Выход элемента И 50 связан с Б-входом триггера 55, прямой выход которого подается на первый вход элемента ИЛИ 53 и через усилитель 57 на пускатель 59, осуществляющий управление приводом 6 в направлении- перемещения вниз.Если ослабление натяжения троса 5 отсутствует, то перемещение вниз бу" дет отрабатываться на заданную величину Б до тех пор, пока кулачок 42 не будет воздействовать на контакт 45 фиксируешего отработку опускания нижней части 4 на заданную величину Б. В этом случае сигнал с контакта 45 поступает на второй вход элемента ИЛИ 51, выход которого связан с К-входом триггера 55. Осуществляется "сброс", сигнал с инверсного выхода подается на второй вход элемента ИЛИ 52 и через усилитель 56 на пускатель 58, осуществляющий управление приводом 6 в направлении вверх. Одновременно контакт 45 соединен с Б-входом триггера 35, прямой выход которого подключен к первому входу элемента И 38. Подъем нижней части 4 будет происходить до тех пор, пока она не займет исходное положение и контакт 44 не вернется в первоначальное состояние. Тогда на инверсном выходе элемента НЕ 47 появится сигнал, который через второй вход злег 6358 8мента И 38 и второй вход элементаИЛИ 39 поступит на К-вход триггера 3.Происходят сброс прямого выходатриггера 36, отключение катушек реле 23 и 27 и запирание триггеров 54и 55, на С-входы которых подаетсясигнал с инверсного выхода элементаНЕ 46а сигнал с инверсного выходатриггера 36 поступает на К-входытриггеров 34 и 35 и осуществляет их( 11сброс . Система вновь готова к из-,мерению расхода и определению егознака отклонения.15 Предлагаемый способ управленияпозволяет оперативно анализироватьсостояние скважины по косвенным показателям процесса и автоматически изменять место впуска воздуха за счет 20 чего уменьшается вероятность остановок скважины из-за пробкообразования,Формула изобретенияСпособ управления эрлифтом, содержащим воздухолровод и подъемную тру"бу, включающий подачу воздуха в нйжнюю часть подъемной трубы, подачусмеси по подъемной трубе и осущест вление возвратно-поступательного перемещения воздухопровода относительнонижней части подъемной трубы, о т - ,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичЗ 5 ности работы эрлифта путем своевременного предотвращения образованияпробок, измеряют давление в воздухо"проводе, давление и расход смеси навыходе из подъемной трубы, сравни вают измеренные параметры с их номи-.нальными значениями и в зависимостиот сочетания полученных рассогласований определяют режим перемещениянижней части подъемной трубы.оекрытиям при ГКНТ СССРд. 4/5