Устройство для автоматического управления глубинно-насосной установки и малодебитных нефтяных скважин
Изобретение относится к нефтедобыче и позволяет повысить точность управления устр-ва путем определения момента незаполнения насоса при непрерывной коррекции уровня фиксации сигнала датчика усилия. Входы блока (Б) 25 определения уровня фиксации подключены к входам датчиков 24 и I хода и усилий, причем выход Б 25 связан с вторым входом фиксатора 20 нулевого уровня. Б 25 выполнен в виде схемы для определения момента максимума , демодулятора, аналого-цифрового преобразователя, вычислителя, двух регистров памяти и сумматора. Сигнал с выхода датчика I поступает на Б 25 и при достижении им значения максимума запускается аналого-цифровой преобразователь, на выходе которого появляется цифровой код напряжения . В вычитателе происходит определение уровня изменения сигнала датчика текущего и предыдущих значений сигнала, в результате чего находится новое значение уровня фиксации для сохранения длительности полупериодов , без нарушения заложенного в устр-ве алгоритма его работы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛ )М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1224443 (21) 4135865/25-06 (22) 17.10.86 (46) 30.03.88. Бюл. Ф 12 (71) Институт кибернетики AH АЗССР (72) А.В. Кушнарев (53) 621.651(088.3) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1224443, кл. F 04 В 7/00, 1984. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ АВТОМА1ИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННО-1АСОСН0А УСТАНОВКИ КАЛОДЕБИТНЫХ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН (S7) Изобретение относится к нефтедобыче и позволяет повысить точность управления устр-ва путем определения момента незаполнения насоса при непрерывной коррекции уровня фиксации сигнала датчика усилия. Входы блока (Б) 25 определения уровня фиксации подключены к входам датчиков 24 и 1 ()1) 4 " 04 В 47/00//Е 21 B 43/00 хода и усилий, причем выход Б 25 свя зан с вторым входом фиксатора 20 ну левого уровня. Б 25 выполнен в виде схемы для определения момента максимума, демодулятора, аналого-цифрового преобразователя, вычислителя, двух регистров памяти и сумматора.
Сигнал с выхода датчика I поступает на Б 25 и при достижении им значения максимума запускается аналого-цифровой преобразователь, на выходе котсрого появляется цифровой код напряжения. В вычитателе происходит определение уровня изменения сигнала дат чика текущего и предыдущих значений сигнала, в результате чего находится новое значение уровня фиксации для сохранения длительности полупериодов, без нарушения заложенного в устр-ве алгоритма его работы. з.п. ф-лы, 4 ил. 1384826
Изобретение относится к нефтедобыче и предназначено для автоматического управления глубинно-насосной установки малодебитных нефтяных сква- 5 жин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки жидкости.
Цель изобретения — повьппение точности управления путем определения момента незаполнения насоса при не- t0 прерывной коррекции уровня фиксации сигнала датчика усилий.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для автоматического управления глубинно-насос- 15 ной установки малогабаритных нефтяных скважин; на фиг. 2 — блок определения уровня фиксации; на фиг. 3 временные зависимости сигналов, получаемых на выходах датчиков усилий и 20 хода и второго формирователя напряжения при имеющейся нестабильности сигнала датчика усилий; на фиг. 4 — то же, при отсутствии нестабильности сигнала датчика усилий., 25
На фиг. 3 и 4 приняты следующие обозначения: U - сигнал с датчика
Р усилий; U — сигнал с датчика хода; в, Т вЂ” длительность одного периода рабо- ты глубинного насоса; t u t, t, и 30
I 9 4 9 — длительность полупериодов им2 пульсов датчика усилий; U — сигнал датчика усилий с выхода второго формирователя. Кривые А,В,С и А,В,С соответствуют случаю полного заполнения насоса жидкостью. Кривые А,, 1 1
В,,С, и А,,В,,С, соответствуют случаю снижения уровня жидкости в затрубном пространстве скважины до приема насоса. Линии DE u D Е <, D E и 40
D„E соответствуют фиксированию сигнала U (t ) на нулевом уровне снизу
Р (стабильного сигнала датчика усилий и нестабильного), а линии FK и F,К, I и Р „ К„ и F К, соответствуют фиксированию сигнала на нулевом уровне сверху (стабильного сигнала датчика усилий и нестабильного).
Устройство для автоматического управления глубинно-насосной установ50 ки малодебитных нефтяных скважии содержит (фиг. 1) датчик усилий, блок 2 отключения двигателя станкакачалки, блок 3 управления, выходы которого подключены к входам счетчика.4 длительности импульса датчика усилий, счетчика 5 числа циклов рабо-, ты насоса и счетчика 6 числа циклов наполнения насоса, схему 7 совпадения и схемы 8 и 9 сравнения. В устройстве имеется делитель 10 и блок II памяти, входы которого подключены соответственно к выходу блока 5 управления и к счетчику 4 длительности импульса датчика усилий, при этом выход блока 11 памяти подключен к одному из входов делителя 10, второй вход которого подключен к выходу блока 3 управления, а третий вход делителя 10 соединен с выходом счетчика 4 длительности импульса датчика усилия, причем выход делителя 10 подключен через схему 8 сравнения к входу блока 3 управления. Устройство также снабжено двумя инверторами 12 и 13, двумя конъюнкторами 14 и 15, дизъюнктором 16, элементом 17 индикации и дополнительными формирователем 18 напряжения и схемой .9 сравнения, входы которой соединены с соответствующими выходами блока 11 памяти и делителя 10, а ее выход одновременно связан с входами первого инвертора 12, элемента 17 индикации и одним из входов второго конъюнктора 15, второй вход последнего подключен к выходу второго инвертора 13, вход которого совместно с одним из входов первого конъюнктора 14 связан с выходом дополнительного формирователя
l8 напряжения, входом соединенного с выходом фиксатора 20 нулевого уровня. Второй вход и выход первого коньюнктора 14 подключены соответственно к выходу первого инвертора 12 и к одному из входов дизъюнктора 16, другой вход которого связан с выходом второго конъюнктора 15. В свою очередь выход дизъюнктора 16 соединен с вторым входом блока 3 управления, а второй выход делителя 10 подключен к третьему входу блока l 1 памяти.
Выходы основного формирователя 21 напряжения и датчика 1 усилий связаны соответственно с третьим входом блока 3 управления и входом фиксатора 20,нулевого уровня, а выходы последовательно соединенных счетчика 4 длительности импульсов датчика усилий, счетчика 5 числа циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса связаны с входами схемы 9 сравнения, выход которой одновременно с одним из выходов схемы 7 совпадения подключены к входам триггера 22 блока 2 отключения двигателя станка-качалки, выходом свя1384826 занного с входом реле 23 блока 2, Вторые выходы счетчиков 5 и 6 соответственно числа циклов работы насоса и числа циклов неэаполнения насо5 са подключены на входы схемы 7 сравнения, второй выход которой связан с четвертым входом блока 3 управления, четвертым выходом подключенного к третьему входу делителя )О, а одним 10 из входов счетчика 5 числа циклов работы насоса подключен к выходу схемы
8 сравнения.
Устройство дополнительно снабжено датчиком 24 хода и блоком 25 опреде-15 ления уровня фиксации, входы которого подключены соответственно к входам датчиков 24 и 1 хода и усилий, причем выход блока 25 определения уровня фиксации связан с вторым входом фик- 20 сатора 20 нулевого уровня.
При этом блок 25 определения уровня фиксации выполнен (фиг. 2) в виде схемы 26 для определения момента максимума, демодулятора 27, 25 аналого-цифрового преобразователя вычислителя 29, двух регистров 30 и 31 памяти и сумматора 32, входы которого подключены к выходам второго регистра 31 памяти и третьему входу,. 30 фиксатора 20 нулевого уровня. Первый вход вычитателя 29 связан с входом первого регистра 30 памяти и выходом аналого-цифрового преобразователя 28, а второй вход — с выходом первого регистра 30 памяти, управляющии вход
35 которого подключен к выходу схемы 26 для определения момента максимума и управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 28, связанного своим
40 входом с выходом демодулятора 27.
Входы демодулятора 27 и схемы 26 для определения момента максимума подключены соответственно к выходам датчиков ) и 24 усилий и хода.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал Up(t ) с выхода датчика 1 усилий поступает на вход фиксатора
20 нулевого уровня и в блок 25 определения уровня фиксации. В начальный момент времени уровень фиксации нуля датчика усилий равен Б „„,, установленного во втором регистре 31 памяти блока 25 определения уровня фик- сации (нулевые уровни сверху и снизу — пунктирные линии DE, FK u D E,, F К, на фиг. 3.
С нарастанием сигнала U (t ) датчиP ка 1 усилий он будет фиксироваться в фиксаторе 20 нулевого уровня точками А,В и С, которые определяют длительности полупериодов импульса датчика 1 усилий t< и t<.
При достижении сигналом датчика
24 хода U,(t) своего максимума, момент появления которого определяется схемой 26 для определения момента максимума, запускается аналого-цифровой преобразователь 28, на вход которого поступает через демодулятор 27 сигнал 27 с датчика 1 усилий 11p(t).
На выходе аналого-цифрового преобразователя 28 появляется цифровой код напряжения Up (4 ) В момент 1 5 макс этот код поступает на вход первого регистра 30 памяти, где записывается при помощи сигнала, определяющего момента появления максимума и на вход вычитателя 29, на другой вход которого поступают содержимое первого регистра 30 памяти.
На выходе вычитателя 29 появляет-., ся код, соответствующий
U; +! — Up; =Бр (1) где U;„ — текущее значение сигнала датчика усилий в момент
5 макс 1 предыдущее значение в мо- мент U смаке
AUp; — уровень изменения сигнала датчика усилий текущего и предыдущих значений сиг-. нала И,(1).
В сумматоре 32 происходит сложение содержимого второго регистра 31 памяти (эначение 0Р„„, ) и цифрового кода aUp; тем самым находится новое значение уровня фиксации Паикс для сохранения длительности полупериодов и t, не нарушая заложенный в устройство алгоритм его работы
Ор„„с + Пр — Ucpx«с, (2)
Новое значение U „„, переписывается во второй регистр 31 памяти и пос-. тупает на вход фиксатора 20 нулевого уровня, где происходит фиксация сигнала U,(t) с выхода датчика 1 усилий на нулевом уровне сверху и снизу у р t (пунктирные линии D E, F К и D,E,, F, K, ) (фиг. 4) .
Уровень фиксации сохраняется до появления следующего максимума сигна ла с выхода датчика 24 хода.
Если же уровень не изменился, то на выходе вычитателя 29 будет нулевой
1384826 код, который в сумме с содержимым второго регистра 31 памяти даст предыдущее значение U ÄÄ,, т.е. на кафикс, кую величину иэменйлся сигнал с дат5 чика 1 усилий, на такую же величину изменился и уровень фиксации.
Далее сигнал U (t ) с выхода фиксаP тора 20 нулевого уровня поступает на вход второго дополнительного фор- 10 мирователя 18 напряжения для формирования импульсов с крутизной переднего и заднего фронтов, необходимых для дальнейшего прохождения через цифровые элементы. 15
Счетчиком длительности импульса датчика усилий в каждом цикле работы глубинного насоса производится измерение полупериодов импульса датчика усилий t < и t, т.е. этот счетчик 20 в течение времени t< и t2 заполняется импульсами 50 Гц с выхода первого формирователя 21 напряжения, поступающими через блок 3 управления.
После подсчета счетчиком 4 дли- 25
i тельности импульса датчика усилий длительности t<, ее величина записывается в блок 11 памяти, а после подсчета длительности t ее величина подается в делитель 10. 30
Делителем 10 определяется величиt< на — и запоминается в блоке 11 nat мяти.
Если при незаполнении насоса третьей схемой 19 сравнения устанавливается, что полученное делителем
1<
10 текущее значение — увеличиваt2 ется по сравнению с его значением в 40 предыдущем цикле, хранившемся в блоке
11 памяти то в этом случае импульсы
U поступают со второго дополнительФ ного формирователя 18 напряжения через первый конъюнктор 14 и дизъюнк- 45 тор 16 а блок управления.
Если сравнение текущего и предыдущих значений отношения третьей схемой 19 сравнения опказывает, что его величина убывает, то этот факт отражается элементом 17 индикации, а сигнал в блок 3 управления с второго дополнительного формирователя
18 напряжения поступает через второй инвертор 13, второй.конъюнктор !5 и дизъюнктор 16 инвертированным.
Второй схемой 8 сравнения производится сравнение полученного значеЪу ния — с постоянной величиной, рав2 ной 1,1.
t<
Если — - 1,1, то это означает, 2 что насос работает с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизился до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаются аналогичные измерения t < и t>, t,< определение — и сравнение его c г постоянной величиной, равной 1,1.
t<
Если же †>I,I, то вторая схема г
8 сравнения вырабатывает сигнал, означающий, что возможно уровень жидкости в затрубном пространстве снизился до приема насоса. Для проверки достоверности с момента появления первого сигнала о снижении уровня жидкости до приема насоса блок 3 управления запускает счетчик 5 числа циклов работы насоса и счетчик 6 числа циклов неэаполнения насоса, подсчитывающий число циклов незаполнения насоса.
Схема 7 совпадения сравнивает содержимое счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса с содержимым счетчика 5 числа циклов работы насоса.
В случае, если содержимое счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса меньше содержимого счетчика 5 числа циклов работы насоса, по появление сигнала о снижении уровня жидкости в затрубном пространстве до приема насоса считается случайным и блок 3 управления, восстанавливает схему в исходное состЬяние.
Начинается новый цикл проверки.
В случае, если содержимое счетчика
5 числа циклов работы насоса равно содержимому счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса, то на выходе схемы 7 совпадения вырабатывается сигнал, который переключает выходной триггер 22, в результате чего отключается двигатель (не показан) глубинного насоса от сети, производится общий сброс и устройство переходит к выдержке заданного времени накопления жидкости.
Задание времени накопления жидкости осуществляется объединенным разрядным двоичным счетчиком, который образуется за счет объединения счет1384826
В 20 чика 4 длительности импульса датчика усилий, счетчика 5 числа циклов работы насоса и счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса. На вход объединенного счетчика импульсы с частотой
50 Гц с выхода первого формирователя
21 напряжения пропускаются блоком 3 управления. После подсчета объединенным двоичным счетчиком определенного 10 числа импульсов, соответствующих заданному времени накопления жидкости, на выходе первой схемы 9 сравнения, связанный со счетчиком 4 длительности импульса датчика усилий, счетчиком 5 15 числа циклов работы насоса и счетчиком 6 числа циклов незаполнения насо-. са, вырабатывается сигнал, который переключает выходной триггер 22 в исходное состояние и реле 23 осуще- 20 ствляет запуск двигателя станка-качалки и цикл повторяется. формула изобретения
1. Устройство для автоматического управления глубинно-насосной установки малодебитных нефтяных скважин по авт. св. У 1224443, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления путем определения момента незаполнения насоса при непрерывной коррекции уровня фиксации сигнала датчика усилий, оно дополнительно снабжено датчиком хода и блоком определения уровня фиксации, входы которого подключены соответственно к входам датчиков хода и усилий, причем выход блока определения уровня фиксации связан с вторым входом фиксатора нулевого уровня.
2. Устройство по п. 1 о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок определения уровня фиксации выполнен в виде схемы для определения момента максимума, демодулятора, аналогоцифрового преобразователя, вычислителя, двух регистров памяти и сумматора, входы которого подключены к выходам второго регистра памяти и вычитателя, а выходы — к входу второго регистра памяти и третьему входу фиксатора нулевого уровня, первый вход вычитателя связан с входом первого регистра памяти и выходом аналогоцифрового преобразователя, а второй его вход — с выходом первого регистра памяти, управляющий вход которого подключен к выходу схемы для определения момента максимума к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя, связанного своим входом с выходом демодулятора, причем входы демодулятора и схемы для определения момента максимума подключены соответственно к выходам датчиков усилий и хода.
1384826
