Способ управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯНЫХ СКВАЙШН , основанный на измерении продолжительности периодов откачки и продолжительности . периодов накопления жидкости в скважине в предшествующих циклах откачки, задании продолжительности эталонного периода откачки и формировании сигнала продолжительности периода накопления в последующих циклах откачки , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления глубиннонасосной установкой путем устранения влияния изменения эксплуатационной характеристики на выбор оптимальной продолжительности периода накопления, измеряют максималь ную продолжительность периода накопления и .среднюю продолжительность периода откачки за целое число предь1дущйх циклов откачки, фиксируют их значения в начале межремонтного периода эксплуатации и текущие Значения в процессе эксплуатации, определяютл роде лжи тельность периода накопления в последующих циклах откачки по соотношению тек ноч н мстке н мокс .Т н. след S I намтек о ср о ср Тс где продолжительность эталонного периода откачки, мин; наи значение максимальной продолн (иокс жительности периода накопления за цело число циклов в начале межремонтного периода, мин. нам а S значение средней йродолжительо СР иости периода откачки за то (Л же целое число циклов в начале межремонтного периода, мин. .тек текущее значение максималь н МС(КС ной продолжительности периода накопления за целое число циклов в процессе эксплуатации, ел to мин; тек текущее значение средней проо ср 05 должительности периода откачки 01 за то же целое число щнклов , в процессе эксплуатации, 1мии, и формируют сигнал продолжительносп iiepliода накопления-в следующих циклах отклчкн, который используют для управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин..

„„SU„„1052651

СОЮЗ .СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1(51) Е 2! В 44/00; F 04 В 49 06

/-,» р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

=Т н. след

Т

5 где нам и малс ле межремонтного периода, мин. тек

„„„а „вЂ” текущее значение максималь. ной продолжительности периода накопления за целое число циклов в процессе эксплуатации, мин; твк — текущее значение средней продолжительности периода откачки за то же целое число циклов в процессе эксплуатации, мии, и формируют сигнал продолжительности пврЪода накопления. в следующих циклах откажи, который используют для управления глубинионасосной установкой нефтяных скважин..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3455283/22-03 (22) 16.06.82 (46) 07.11.83. Бюл. Р 41 (72) Л. Б. Зарецкий, 10. И. Зозуля и В. П. Шадрин (71) Специальное проектно-конструкторское бюро Всесоюзного производственного объединения "Союзнефтеавтоматика" (53) 622.254 (088.8) (56) 1. Патент США.И 3705532, кл. 417 — 12, опублик. 1975.

2. Патент С11 А 8 3930752, кл, 417 — 12, опублик, 1976 (прототип). (543(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН, основанный на измерении продолжительности периодов откачки и продолжительности, периодов накопления жидкости в скважине в предшествующих циклах откачки, задании продолжительности эталонного периода откачки и формировании сигнала продолжительности периода накопления в последующих циклах откачки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления глубиннонасосной установкой путем устранения влияния изменения эксплуатационной характеристики на выбор оптимальной продолжительности периода накопления, измеряют максималь

- иую продолжительность периода накопления и среднюю продолжительность периода откачки за целое число предыдущих циклов откачки, фиксируют их значения в начале межремонтного периода эксплуатации и текушйе ъначения в проиессе эксплуатации, определяют продолжи

1 тельность перирда накопления в последующих циклах откачки по соотношению

Ю продолжительность эталонного периода откачки, мин; значение максимальной продолжительности периода накопления за целое число циклов в начале межремонтного периода, мнн. значение средней продолжительности периода откачки за то же целое число циклов в нача1052651

Длительность эталонного периода откачки выбирают каждь>й раз заново, если эксплуатационная характеристика изменилась в процессе эксплуатации 12).

Недостатком данного способа является то, что Ai не позво.п ет адаптироваться к изменениям эксплуатационной характеристики.

Цель изобретения — повышение эффективности управления глубин Онасосной установкой путем устранения влияния изменения эксплуатационной характеристики на выбор оптималь най продолжительности периода накопления.

55

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использована для автоматическо г) управления работой маладебитных глубин. наиасосных скважин,:>кснлуатирующихся в режиме периодической ОткJ÷êè, 5

Известен способ управления глубиннанасосиой установкой (I HY),-основанный на контроле эксплуатационной характеристики скважи. иы, па которой определяют продолжительность периода откачки и продолжительность периода 10 накопления жидкости в скважине, соответствующие некоторой заданной точке начальной линейной части эксплуатационной характеристики, Задают продолжительность эталонного периода откачки, превышающего продолжительность периода откачки, определенную ио эксплуатационной характеристике, на определенную величину. Сигнал на прекращение откачки формируют, если продолжительность текущего периода откачки превышает продолжительность эталон. ного периода откачки (1).

К недостаткам данного способа относится то, что ан не позволяет адаптироваться к изме иеииям эксплуатациоши>Й характеристики, вызываемым износам оборудования, изменением про- 25 иицаемости призабайной зоны скважины, коэффициента подачи насоса и т.II.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления ГНУ, Основанный на контра. ле эксплуатациаштай характеристики путем измерения продолжительности периодов откачки, и продолжительности периодов накопления в

I предшествующих циклах откачки, задания про должительиасти эталонного периода откачки с наследующим формированием сигнала продол- ° ж>ттельности периода накопления в следутоших

35 циклах откачки с в соответствии с сои спел. отношением

Т т

>> след с

t н т>ред >(1

4 о пред где Т g прадол)кительнасть эталонного 40 периода откачки, мин;

t — продолжительность одного из о т>>зев предыдущих периодов откачки, мин. ,ф,, продолжительность Одного из прельщуших периодов накоп45 пения, мин.

11аставленная цель достигается тем, что согласно способу управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин, основанному на измерении продолжительности периодов аткачки1 и продолжительности периодов накопления жидкости в скважине в предыдущих циклах Откачки > задании продолжительности эталонного периода откачки и формировании сигнала продолжительности периода накопления в следующих циклах откачки, измеряют максимальную продолжительность периода накопления и среднюю працолжительнасть периода откачки за целое число предыдущих циклов откачки, фиксируют их значения в начале межремонтнага периода эксплуатации и текущие значения в процессе эксплуатации, определяют продолжительность периода накопления в последующих циклах откачки по соотношению ! тек н тт>с К тек

+ оср

>.> след где Т нс> > н тт>с х продолжительность эталонного периода откачки, мин; значение максимальной продолжительности периода накат>ления за целое число циклов в начале межремонтногс периода, мин. значение средней продолжительности периода откачки за то же целое число циклов в кача>тс1 ч

О СР ле межремоитного периода, мин; — текущее значение максимальной продолжительности периода накопления за целое число циклов в процессе эксплуатации, мин;

t тек

p cp — текущее значение средней продолжительности периода откачки за то же целое .число цик лов в процессе эксплуатации, мин и формируют сигнал продал)кительности периода накопления в следующих циклах Откачки, который используют для управления глубиннонасасной установкой нефтяных скважин (ГНУ)

На фиг. 1 приведены эксплуатационные характеристики скважины; HB фиг. 2 — блоксхема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 1 показаны графики зависимости продолжительности периода откачки жидкости из скважины Са от пРоДолжительности пеРиОДа накопления сн при разной производительности

ГНУ насоса Я (уменьшение проницаемости призабойкой зоны скважины эквивалентно увеличению производительности насоса) . Пунктиром показана, как изменяется эксплуатационная характеристика пал действием случайных факторов (попадания газа в камеру наса

l0 са, неламинарности течения газожидкостной смеси в насосттокомпрессорттых трубах, случайных колебаний буферного давления и т.п.).

Эксплуатационные характеристики скважины являются набором гладких монотонно возрастающих кривых, подобных кривой восстановления давления скважины. Вследствие подобия кривых точки перехода. начальных линейных участков этих кривых в нелинейнъте при фик-, сированной точности поиска этих точек располагаются на гиперболе, которая на фиг. 1 показана штрихпунктирной линией. На этой линии должны находиться точки, соответствующие оптимальному режиму периодической эксплуатации, при котором достигается минимальная частота включений и выключений электродвигателя, а приток жидкости в скважину в пределах цикла откачки остается максимально возможным.

При изменении эксплуатационной характеристики изменяется угол наклона ее линейной части а и коэффициент наклона

Ф с, о (2)

0 СР

t н max (5) а значения этого коэффициента в начале межремонтного периода и в процессе эксплуатации — по формулам тек о. ср о текн етых нс|ч

oc,р нстч ач н н трах

25 (6) 52651 вращением рабочей точки в исходное положе ние (точка 1).

Чередование периодов нормальной работы

ГНУ и нарушений в ее работе под действием случайных факторов приводит к случайным колебаниям величины tp относительно среднего значения t, приближенно соответствующе. го значению tp в рабочей точке. При этом величина т„колеблется так, что ее максимальное значение tg pc соответствует значению т„ в рабочей точке (точка 1). Поэтому коэффициент наклона линейной части эксплуатационной характеристики может быть найден по формуле

Если в начале межремонтного периода tp =

= Т5 и коэффициент наклона эксплуатационной характеристики ГНУ равен а „то с учетом текущего значения коэффициента наклона а,, измененной эксплуатационной характеристики можно в соответствии с уровнем гиперболы tpt A = const получить соотношение

30.2

5 2 ст тек н след = А

Нсхч

35 связывающее оптимальные значения эксплуатационных параметров скважины в начале межремонтттого периода и в любой текущий момент времени.

Из (3) следует, что продолжительность оптимального периода накопления можно найти из формулы

5

1 н след

4S

s 1 тек науч не прибегая к помощи оператора.

В начатте межремонтиого периода а

= а щ формула (4) ие отличается от (1) .

Йа фиг. 1 показано также, как изменяется положение рабочей точки ГНУ (точка 1) в плоскости (t„, tp) при nonaдаиии газа в камеру насоса и снижении его подачи (точка 2) при последующем изменении ти в соответствии с приведенной формулой (точка 3) и при восстановлении тгодачи насоса (точка 4) с после1дуюгдим изменением t„no формуле (4) и возУстройство, реализующее данный способ, включает в себя датчик 1 подачи, блок 2 управления электроприводом, блок 3 ввода-вывода дискретных сигналов, блок 4 управления, блок 5 усреднения, блок 6 определения максимального значения, блок 7 деления вычислительный блок 8 (фиг. 2).

Способ управления ГНУ заключается в выполнении следующих операций: ввода значения величины Т через блок 3 ввода-вывода дискретных сигналов, формирования сигнала, обратно- пропорционального коэффициенту наклона линейной части эксплуатационной характеристики, на выходе блока 7деления,,вычисления значения t„p„p для последующих циклов откачки в блоке 8 и управления электродвигателем в соответствии с сигналом, поступающим с датчика 1 подачи и с рассчитанным в блоке 8 значением величины t „.,„,„

Пусть оператор для данной скважины ввел значение Т равное 30 мин, Минимальное значение величины t„, хранящееся в блоке 4 унравления, равное 10 мин. Как и в прототипе, введена допустимая величина для периода времени, в течение которого жидкость течет по выкидной линии.при периоде времени наблюдения равном l мин. Она установлена 0.4 мин (407 ). Количество циклов обработки паиных равно 5.

ГНУ привошпся в действие, и первоначально насос работает 210 мшт., прежде чем продолжительностьь периода времени, в т ечс и ие которого жилкость течет по вики:шой;питии

1052651

55 за 1 мин наблюдения, упадет до 0,4 мин.

В этот момент времени блок 4 управления сформирует сигнал на отключение электродвигателя и по этому сигналу блок 2 управления электроприводом отключит его.

Продолжительность периода времени накопления для следующего цикла откачки задается блоком 4 управления. Она равна минимальному значению t 10 мин. Через 10 мин блок 2 включит электродвигатель.

В следующем цикле откачки ГНУ работает

2 мин. вплоть до снижения продолжительности периода времени, в течение которого жидкость течет по выкидной линии, ниже допустимой (0,4 мин/! мии). Блок 4 управления вь!работаez сигнал на включение электродвигателя через

Фи — ° 10 150 мин.

2 .

Если продолжительность следующего периода откачки будет равна 29 мин, то последующее включение электродвигателя произойдет через

tq -- ° 150 " 155 мин.

Когда значение tq стабилизировалось вблизи заданного, равного 30 мин, и оператор скважины заметил это по индикатору блока 3 ввода.вывода, то он может увеличить продолжительность эталонного периода откачки, например, до 60 мин. Если после того, как работа ГНУ еще раз стабилизировалась и вновь полученное значение а, индицируемое блоком 3 вводавывода, не отличается or значения а

-1

k0 !50

= — — и — —,м 5, соответствующего Т

2 2

30 мин, оператор может составить T

60 мин или снова увеличить его, например, до 120 мин и проверить, останется ли значение а неизменным, Если же полученное значение а окажется больше предыдущего, то текущее значение Т5 может рассматриваться как оптимальное.

Пусть оптимальное значение T> = 30 мин.

Оно сохраняется в блоке 4 управления. Устройство переводится из режима настройки в нормальный режим работы. В течение последующих 5 циклов откачки формируется сигнал, пропорциональный уточненному значению величины а . Пусть в первом из 5 циклов

t 150 мин, te 30 мин. Блок 4 устанавливает для следующего цикла t„= 150 мин.

При этом во втором цикле tz = 32 мин, В третьем цикле t„-- — ° 150 141 мнн, 30

32

t0 30 мин. В четвертом цикле t„= -- x

«141 мни, 141 мин, to 28 мии. В пятом цикле т .-- .141 151 мин, tp = 30 мин.

30 н

После окончания 5 циклов на выходе блока

15 усреднения формируется сигнал, пропорциональный величине. В °,И О то Rð.

:* 30 мин., а на выходе блока 6 формируется сигнал, пропорциональный величине t„ „„ 151 мин. На выходе блока деления формируется сигнал, t ee«

151 пропорциональный отношению, 30 тoc р.

5,0 и его значение 5,0 заносится в память блока 4)управления как а нач После этого в вычислительном блоке .8 1иссчитывается уточненное значение величины t

g- „. .a g„3О Я О 50

150 мин, которое и определяет продолжитель. ность периода накопления в пос!тедующих пик+ лах откачки.

- В течение всего последующего периода эксплуатации ГНУ один раз в сутки значение величины t„«,д. уточняется, Если соотношение между притоком жидкости и скважину и ее отбором остается неизменным, то независимо от случайно возникающих изменений продолжительности периода накопления и продолжительности периода откачки в среднем сохраняется заданное эталонное значение продолжительности периода откачки и оптимальное значение продолжительности накопления.

Если же производительность ГНУ изменяется по сравнению с интенсивностью притока жидкости в скважину либо за счет изменения проницаемости призабойной зоны, либо за счет роста утечек в насосно-компрессорных трубах, произойдет изменение эксплуатационной характеристики скважины н значения рассчитываемой в блоке 7 величины а .

Пусть, например, при относительном увеличении отбора жидкости по сравнению с ее притоком значение а увеличивается до а„,<

= 6,0. Новое значение продолжительности пе-: риода накопления, рассчитываемое в блоке 8, будет увеличено до

= 30 5060 = тн.след. = Тч а тек. ",еч.

= 162 (в прототипе tH.след увеличилось бы до

30хб,О = !80 мин.).

Таким образом обеспечивается адаптация устройства по отношению к изменениям эксплуатационной характеристики ГНУ скважины.

Путем устранения влияния изменения эксплуатационной характеристики на выбор оптимальной продолжительности периода накопления достигается повышение зффективнбсти работы

ГНУ (экономится труд оператора скважины).

По сравнению со способом, реализованным в системе управления ГНУ "Монитрол" выпускаемой отделением Зи Ьегаоп фирмы Dresser

1052651

Составитель И. Назаркина

Редактор С. Пекарь Техред М.Кузьма Корректор И.Эрдейи

Заказ 8815/24 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 (США), предлагаемый способ позволяет сократить эксплуатационные затраты на 2% путем уменьшения затрат на обслуживание в 5 раз.

Исключается необходимость корректировать эталонный параметр при снижении коэффиатиента подачи. насоса íà 10%. За один межремонтный период в пересчете на одну скважину сокращение затрат составит 40 руб.