Устройство для диагностирования скважинной штанговой насосной установки

 

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) N59 F 04 В 47 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Лита СНОМЗ Сайщтвльствм (4

T ПУСК Щ

ГОСУДАРСТВЕ)4Н )Й KOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA"(21) 3319345/25-06 (22) 18. 12. 81 .(46) 15.07. 83, Бюл. )) 26 (72) Т.М.Алиев, Г.С.Абрамов, Л.М.Рыскин и A.A.Тер-Хачатуров (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова и завод "Электрон" Главтюменнефтегаза (531 621. 651 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 791947, кл. F 04 В 47/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 836343, кл. F 21 В 44/00, 1979. (54К57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГHOCTHPO ВАНИЯ СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ HACOCHOA

УСТАНОВКИ, содержащее датчик режима работы, преобразователь напряжения, формирователь тактовой частоты и блок управления, подключенный своими выходами соответственно ко ахо- дам взаимосвязанных блока памяти и реверсивного счетчика импульсов, выходы которых через первую схему сравнения включены ко входам взаимосвязанных второй схемы сравнения и буферного регистра, связанного через дешифратор со входом блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения блок-схе)ы, оно снабжено счетчиком времени-, выход которого подключен ко входу блока управления, а датчик режима работы выполнен в виде датчика электа рической мощности, выход которого Е через преобразователь напряжения связан со входом реверсивного счетчика.

1028888

Изобретение относится к устройствам, используемым в области нефтедобычи, предназначенным для автоматического контроля состояния глубнннонасосного оборудования, в частности для диагностирования скважинной штанговой насосной установки в процессе ее работы.

Известно устройство для диагностирования глубиннонасосных скважин-, оборудованных штанговыми насосами, 10 выполненное в виде системы телединамометрирования и содержащее датчик усилия, счетчик длительности положительной части импульса датчика усилия, .вход которого подключен 15 через блок управления операциями и фиксатор нулевого уровня положительной части сигнала к датчику усилия, а выход — к одному иэ входов элемента сравнения, связанного со входом блока управления операциями, другой вход которого подключен к выходу формирователя напряжения сети, а также основной и дополнительные выходные триггеры, фиксатор нулевого уровня отрицательной части сигнала и счетчик длительности от,рицательной части импульса датчика усилия, при этом вход последнего иэ них подключен к датчику усилия через ЗО блок управления и дополнительный фиксатор, а выход - к другому входу элемента сравнения, выходы которого подключены ко входам выходных триггеров f i).

Принцип работы этого устройства основан на сравнении длин участков положительной и отрицательной частей сигнала датчика усилия, а само устройство распознает четыре класса .состояний скважинного штангового на- 4О соса.

Недостатком известного устройства является сложность его настройки, связанная с необходимостью фиксации 45 нулевых уровней положительной и отрицательной частей сигнала датчика усилия, а также с использованием датчика система теледииамометрирования, установленного на подвижной час- О ти привода скважинной штанговой насосной установки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для автоматического контроля состояния глубиннонасосного оборудования, а именно скважинной штанговой насосной установки, содержащее датчик режима работы, преобразователь напряжения, формирователь тактовой 60 частоты и блок управления, подключенный своими выходами соответственно ко входам взаимосвязанных блока памяти и реверсивного счетчика импульсов, выходы которых через первую схему сравнения включены ко входам взаимосвязанных второй схемы сравнения и буферного регистра, связанного через дешифратор со входом блока индикации. При этом блок управления формирует сигналы, управляющие режимом работы канала сигнала датчика усилия, в котором вычисляется разностная кривая динамограммы, образованная вычитанием кривой первого полупериода сигнала усилия из инвертированной кривой второго полупериода сигнала усилия.

Определяется код знаковой последовательности раэностной кривой, дешифруется, и блок индикации индицирует текущее состояние скважинного штангового насоса. Устройство позволяет диагностировать шесть классов состояний скважинного штангового насоса 2 ).

Недостаток этого устройства состоит в относительной сложности и низкой надежности, обусловленных необходимостью применения датчиков, устанавливаемых на движущихся частях привода.штангового насоса, а именно станка-качалки.

Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения блок-схемы.

Цель достигается тем, что устройство для диагностирования скважинной штанговой насосной установки снабжено счетчиком времени, выход которого подключен ко входу блока управх;е-,; ния, а датчик режима рабаты выпол- нен в виде датчика электрической мощности, выход которого через пре-. образователь напряжения связан со входом реверсивного счетчика.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для диагностирования скважинной штанговой насосной установки; на фиг. 2текущая кривая мощностй ДБЬГД и расчетная квазиуравновешенная кривая мощности АБ ЬГ Д, где 7/ — электрическая, мощность; т, — время; -Ь вЂ” начало цикла качания, Т вЂ” длительность цикла качания; Щп,„и Ol — амплитуды пиков текущей кривой мощности АбЗГА эа цикл качания; Мщ. - амплитуды пиков расчетной кривой мощности А ВГ, ; ><,%! ...4 ° ° .ЖИ, ф„,ф,...ф ... ф, - амплитуды текущей кривой мощности; Щ,K/+...

Ф„„@„Ж. ° ° @,... w„- амплитуды расчетной кривой мощности; 4 д p кривая роторного квазиуравновешивания, описываемая сйнусоидальной функцией; на фиг. 3 - виды разностных кривых, образованных вычитанием кривой А Б Ь первого полупериода сигнала мощности при ходе штанг вверх из кривой ЬГ А второго полупериода

Сигнала сощности при ходе штанг вниз, 1028888

65 где д — соответствует нормальной работе скважинной штанговой насосной установки; О- незаполненню скважинного. штангового насоса, ф - утечке в нагнетательном клапане насоса; 3 утечке во всасывающем клапане насоса, 5 д - низкой посадке плунжера насоса;

6 — высокой посадке плунжера насоса;.

М вЂ” прихвату плунжера в нижней части цилиндра насоса, з †. обрыву штанг или прихвату плунжера в верхней час- .10 ти цилиндра насоса.

Описываемое устройство s диагностирования скважинной штанговой насосной установки содержит датчик режима работы 1, преобразователь 15 напряжения 2, формирователь тактовой частоты 3 и блок управления 4, подключенный своими выходам» соответственно ко входам взаимосвязанных блока памяти 5 и реверсивного счетчика импульсов 6, выходы которых через первую схему сравнения 7 включены ко входам взаимосвязанных второй схемы сравнения 8 и, буферного регистра 9, связанного через дешиФратор 10 со входом блока индикации 11. Устройство также снабжено счетчиком времени 12, выход которого подключен ко входу блока управления 4, а датчик режима работы 1 выполнен в виде датчика электрической мощности, вн- - Е ход которого через преобразователь напряжения 2 связан со входом реверсивного счетчика 6, Устройство для диагностирования. скважинной штанговой насосной ус- 35 тановки работает следующим образом..

В счетчике времени 12 устанавливается известная длительность цикла качання. — Т. В блок памяти 5 вводится величина начальной неуравно- gg вешенностн Ю1 = ® >- Ип . Эта величина замеряется и регистрируется после окончания подземного ремонта или после очередной балансировки станка-качалки при нормальной работе глубинного оборудования сква.жинной штанговой насосной установки.

В блоке памяти 5 хранится наборр.-1 . . К коэффициентов 0,5 sin — 2L, где K изменяется от 2 до и.

В момент времени 4, при достижении головкой балансира станкакачалки (не показан) своего крайнего нижнего положения, осуществляется пуск устройства. При практически применяемых скоростях качания и нормальном времени реакции оператора — 0,2 с погрешность определения . начала цикла качания и, следовательно, погрешность выделения кривой 6О мощности эа цикл качания не превышает 5%, что является вполне допустимым. Сигнал +(t) c выхода датчика режима работы 1 поступает на вход преобразователя напряжения 2 в частоту, и затем пропорциональная мощности частота поступает с выхода преобразователя напряжения 2 на вход реверсивного счетчика 6 импульсов.

Стробирующий импульс, сформированный нз тактовой последовательности импульсов формирователя тактовой частоты 3, поступает с блока управления 4 на реверснвный счетчик 6, давая разрешение счета. В счетчике записывается число, пропорциональное текущему значению сигнала Щ на выходе датчика режима работы 1 в момент t4 . Это число по сигналу с блока управления 4 переписывается в блок памяти 5. Через интервал д блок управления 4 формирует следующий стробимпульс, и в реверсивном счетчике 6 записывается новое число, пропорциональное%, Интервалы Д формирования стробимпульсов определяются счетчиком времени 12 цикла качания и обратно пропорциональны заданной длительности цикла качания Т. Таким образом, общее число

2п измерений сигнала мощности эа цикл качания постоянно и не зависит от T. В счетчике времени 12 цикла качания b% раз поступает число

0,5 sin - 2 . Таким образом, осу2

l ществляется пересчет амплитуды текущей.кривой мощности 3V< в амплитуду

Ж квазиуравиовешенной -кривой мощности. Режим досчета (сложение или вычитание определяется знаком величины h% и тем, в каком полупериоде кривой находится анализируемая точка. Полученное число Ф записывается в блок памяти 5. В дальнейшем процесс измерения и пересчета повторяется. Последним в иовом полунериоде в блок памяти 5 записывается число М . Со счетчика времени 12. в блок управления 4 поступает сигнал о конце первего полупериода цикла качания. Иарвмм во втором полупериоде в реверсивный счетчик 6 записывается число . По сигналу с блока управжввия 4 в первой схеме сравнения 7 происходит сравнение чисел g и ф . Ход знака разности ЬФ = ф» - Ж записывается в буферный регистр 9. Через интервал д в реверсивном счетчике 6 записывается число- ф4 и досчитива- . ф ется до величины Ф . В первой схеме сравнения 7 происходмт сравнение чисел ®» и Ф . код:змажа разности

ЬФ4. = g -Mg сраввивается во втоO. ,рой схеме сравнения Э с предыдущим кодом, залисанным в буферном регистре 9. В случае, если эти коды не pasны, содержимое буферного регистра

9 сдвигается, и код ssaxa разности

h%gзаписывается в освободившиеся ячейки. В дальнейшем процесс измерения, пересчета и сравнения продол1028888

Фиг. жается. 8 случае переполнения буферного регистра 9 дается сигнал на индикацию "Переполнение. . Неисправность неопределена". Последним за цикл происходит сравнение чисел 9$ и% . Код разности АЫп= Ъи - щ (а и сравнивается во второй схеме сравнения 8 с последним кодом, записанным в буферный регистр 9, и, в случае неравенства, переписывается в буферный регистр, дополняя его cogtepewoe. Со счетчика времени 12 на блок управления 4 поступает сигнал о завершении цикла качания скважиниой штанговой насосной установки.

Содержимое буферного регистра 9 пос- 15 тупает на дешифратор 10, и с дешифратора на вход блока индикации 11

Филиал ППП Патент г.ужгород,ул.Проектная,4 подается сигнал об индикации текущего технического состояния глубиннонасосного оборудования.

Предлагаемое устройство позволяет идентифицировать 8 классов состояний скважинной штанговой насосной установки и предназначено для диагностирования скважинных штанговых насосных установок, не оборудованных датчиками теледйнамометрирования, и дает воэможность точно и быстро определять техническое состояние.штанговой глубиннонасосной установки в процессе ее работы.

Это позволяет оптимизировать режим работы штанговой насосной установки, минимизировать простои скважины и потери нефти.