Устройство для автоматизации обработки телединамограмм при диагностировании технического состояния глубиннонасосных скважин

 

Изобретение м.б. использонвно в нефтедобывающей промышленности. Цель изобретения - повьшение надежности диагностирования технического, состояния глубиннонасосных скважин. Цифроаналоговый преобразователь 16 подключен выходом к входу усилителя 5, а входом к входу реверсивного счетчика 15, установочный вход которого связан с выходом блока (Б) 13 перепрограммируемой памяти. Два других выхода Б 13 подключены соответственно к одному из входов узла 14 сравнения кодов и делителя 11 частоты. выход которого связан со счетными входами счетчиков 12 и 15.. Два управляющих входа счетчика 15 подключены к двум входам Т-триггера 10, счетный вход которого совместно .с входом установки RS-триггера 6 подключен, к выходу Б 8 экстремум-детекторов. Выход сброса RS-триггера подключен к выходу узла 14, второй вход которого связан с выходом счетчика 12, подключенного вторым входом к инверсному выходу RS-триггера, прямой выход которого подключен к одному из входов элемента И 9. Второй вход элемента связан с выходом генератора 7 импульсов, а выход - с вторым входом делителя 11 частоты , причем вход Б В подключен к точке соединения входов датчика 3 хода и горизонтальной развертки динамоскопа 1. Такое выполнение позволяет автоматически изменять параметры теоретической динамограммы при изменении режимов, работы скважин либо подключать новые скважины путем обработки данных в ЭВМ и автоматической пересылки новых параметров в устр-во. При этом . необходимость каких-либо промежуточных , операций по регулировке и настройке Б в устройстве исключается, 5 ил. i 4 О Юо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sn 4 Р 04 В 47/00 I, г-;

) (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4104419/25-06 (22) 29.05.86 (46) 07.07.88. Бюл.. Р 25 (71) Отдел автоматизированных систем управления АН АЗССР (72) Ю.А.Махмудов, И.М.Алиев и Ш.А.Мехтиев (53) 621.651 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 560972, кл. E 21 В 43/00, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ТЕЛЕДИНАМОГРАММ ПРИ .ДИАГНОСТИРОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ГЛУБИННОНАСОСНЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение м,б. использовано в нефтедобывающей промышленности.

Цель изобретения — повышение надежности диагностирования технического состояния глубиннонасосных скважин.

Цифроаналоговый преобразователь 16 подключен выходом к входу усилителя

5, а входом к входу реверсивного счетчика 15, установочный вход которого связан с выходом блока (Б) 13 перепрограммируемой памяти. Два других выхода Б 13 подключены соответственно к одному иэ входов узла 14 сравнения кодов и делителя 11 частоты, „„SU„„1408107 A 1 выход которого связан со счетными входами счетчиков 12 и 15. Два управляющих входа счетчика 15 подключены к двум входам T-триггера 10, счетный вход которого совместно .с входом установки RS-триггера 6 подключен к выходу Б 8 экстремум-детекторов. Выход сброса RS-триггера подключен к выходу узла 14 второй вход которого связан с выходом счетчика 12, подключенного вторым входом к инверсному выходу

RS-триггера, прямой выход которого подключен к одному из входов элемента

И 9. Второй вход элемента связан с выходом генератора 7 импульсов, а выход — с вторым входом делителя 11 час- I тоты, причем вход Б 8 подключен к точке соединения входов датчика 3 хода и горизонтальной развертки динамоскопа 1. Такое выполнение позволяет

\ автоматически изменять параметры теоре- 2 тической динамограммы при изменении режимов. работы скважин либо подключать ieaL новые скважины путем обработки данных ф в 3ВМ и автоматической пересылки новых параметров в устр-во. При этом необходимость каких-либо промежуточных операций по регулировке и настройке H в устройстве исключается. 5 ил.

1408107

Изобретение касается устройств для обработки телединамограмм, в частности автоматизации процесса, при диагностировании технического состояния глубиннонасосных скважин и может быть

5 использовано в нефтедобыче.

Цель изобретения — повышение надежности диагностирования.

На фиг.1 схематично представлена блок-схема устройства для автоматиза ции обработки телединамограмм при диагностировании техническоro состояния глубиннонасосных скважин; на фиг.2— временные зависимости работы устройства; на фиг.З вЂ” теоретические усилия и ход полированного штока скважинного насоса в функции времени и участок

А В восприятия нагрузки, аппроксимируемый ступенчато возрастающей линией; 20 на фиг.4 - различные по наклонам и усилиям два участка восприятия нагрузки; на фиг.5 — блок экстремум-де тектора.

На фиг.З и 4 приняты следующие 25 ,обозначения; P — вес штанг, погруженных в жидкость; P — вес жидкости иад плунжером; Я вЂ” потеря хода плунера из-за упругих деформаций труб штанг. Точка А на кривой перемеще- 3О ия S(t) соответствует началу хода верх полированного штока, а точка — началу хода вниз полированного ! тока. Линия А В - на кривой усилия (t) соответствует участку восприятия

35 агрузки полированным штоком а линия

J I

У

8 - участку снятия нагрузки. Так ак теоретическая динамограмма эа период качания станка-качалки симметична относительно вертикальной линии 4О

11

С, в дальнейшем ограничимся рас-. смотрением полупериода хода вверх йолированного штока, считая процесс В полупериоде хода вниз полностью обратимым. Линия А В восприятия на45 грузки (фиг. 3) характеризуется наклоaloM к оси абсцисс, который выражается 1ерез тангенс угла с как отношение ,Р1„ т.е. соответствует скорости возt) растания нагрузки. Линию восприятия нагрузки можно разбить на равные отрезки, проекции которых по оси абсцИсс есть равные кванты времени Д t, а по оси ординат — изменения веса êoñTí над плунжером дР, за сост с ветствующий квант времени dt ° Отноше Рк нне --- остается неизменным и выража4С ет по-прежнему скорость возрастания нагрузки. Таким образом, выразив вес жидкости над плунжерной суммой аР и

Ф .Р =- Р =и dP, а время t, за котожУ рое достигается Р, суммой g t и

М 1

= Mgt=n at, можем непрерывно возрастающую линию восприятия нагрузки заменить ступенчато возрастающей линией, скорость возрастания которой равна заданной. Рщ.г, Р, Я ц, 1 для кажат ж н ц т, дой скважины определяется по извест-. ным формулам. Величину изменения нагрузки 4 Р приравниваем к напряжению

hU, соответствующему единице младшего разряда (величине кванта цифроаналогового преобразователя !6). Теперь необходимое число тактов п, за которое достигается расчетная величина

Р равно -„, а квант времени 3t для

Р

ДБ обеспечения необходимой скорости воэti растания нагрузки — - . Число и п (3 пропорциональное весу штанг P p опат ределяется из выражения

Рит

DU

Квант времени и связан с частотой

f повторения квантов следующим выражением:

5t

Частоту f можно получить изменением некоторой стабильной частоты Г в

k раэ, где k — коэффициент пропорциоF нальности f=-.

k

Откуда Д =-. или же k=F д . Задавая

Г н 1, получаем для каждой скважи; ны требуемые наклоны линий восприятия нагрузки, расстояния от нулевой линии и скорости возрастания нагрузок (фиг.4).

Устройство для автоматизации обработки телединамограмм при диагностировании технического состояния глубиннонасосных скважин содержит датчик усилий, подключенный к одному из входов коммутатора 2, и датчик 3 хода, подключенный к входу горизонтальной развертки динамоскопа 4, вход вертикальной развертки которого свя-.. зан с выходом коммутатора 2, причем второй вход последнего подключен к выходу усилителя 5.

8107

4 длина хода и т.п.) оперативно рассчитывать соответствующие новому режимузначения теоретической динамограммы и автоматически ввести эти значения

5 в ячейки памяти.

При выборе скважины для телединамометрирования одновременно из блока

13 перепрограммируемой памяти считываются и пересылаются величины: в реверсивный счетчик 15 — n,,в узел сравнения кодов 14 — п, а в делитель

11 частоты — k задающий частоту f следования импульсов на выходе дели15 теля частоты:

140

1 F

dt k

Прямоугольные импульсы стабильной частоты генерирует генератор 7 им20 пульсов (фиг.2б) .

Исходные состояния RS-триггера 6 и Т-триггера 10 нулевые, т.е. на их прямых выходах присутствует уровень логического "0" (фиг.2г,д).

Элемент И 9 при этом закрыт и препятствует прохождению импульсов с выхода генератора 7 импульсов на делитель 11 частоты. Уровень логической

"1" на инверсном выхода RS-триггера

6 обнуляет суммирующий счетчик 12. На выходе цифроаналогового преобразователя 16 в соответствии с числом и» в реверсивном счетчике 15 устанавливается напряжение п .ЬU, пропорциональное весу шталг P „ в жидкости (фиг.2з). Демодулированный и отфильтрованный сигнал датчика 3 хода поступает на входы горизонтальной развертки динамоскопа 4 и блока экстремумдетекторов 8.

Устройство снабжено RS-триггером

6, генератором 7 импульсов, блоком экстремум-детекторов 8, элементом И

9, Т-триггером 10, делителем 11 частоты, суммирующим счетчиком 12, блоком 13 перепрограммируемой памяти, узлом 14 сравнения кодов, реверсивным счетчиком 15 и цифроаналоговым преобразователем 16, подключенным своим выходом к входу усилителя 5, а входом — к выходу реверсивного счетчика

15, установочный вход которого связан с одним из выходов блока 13 перепрограммируемой памяти, два других выхода последнего подключены соответственно к одному из входов узла 14 сравнений кодов и делителя 11 частоты, выход которого связан со счетными входами суммирующего 12 и реверсивного 15 счетчиков, два управляющих входа последнего подключены к двум входам Т-триггера 10, счетный вход которого совместно с входом установки

RS-триггера 6 подключен к выходу блока экстремум-детекторов 8, а выход сброса RS-триггера 6 подключен к выходу узла 14 сравнения кодов, второй вход которого связан с выходом суммирующего счетчика 12, подключенного своим вторым входом к инверсному выходу RS-триггера 6, прямой выход кото— рого подключен к одному из входов элемента И 9, второй вход элемента И .

9 связан с выходом генератора 7 импульсов, а выход — с вторым входом делителя l1 частоты, причем вход блока экстремум-детекторов 8 подключен к точке соединения входов датчика хода 3 и горизонтальной развертки динамоскопа 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В блок 13 перепрограммируемой памяти для каждой д-й скважины в соответствующие ячейки памяти заносятся и хранятся предварительно определенные двоичные числа п, и ьэ 1iý пропорциональные значениям P,,P ж1 ШГ и bt теоретической динамограммы, где номер скважины.

Блок 13 перепрограммируемой памяти представляет собой энергонезависимую (т.е. при отключениях питания сохраняющую ранее записанную информацию) цифровую память с возможностью многократной записи и считывания. Это позволяет при изменениях режимов работы скважин (например, число качаний, В момент начала движения вверх полированного штока, т.е. при прохождении сигналом датчика 3 хода минимального значения, и с началом восприятия нагрузки полированным штоком на выходе блока экстремум-детекторов 8 вырабатывается импульс, переводящий RS50 триггер Ь и Т-триггер 10 в единичное состояние (фиг.2в,г,д) ° Теперь логическая "1" на прямом выходе RS-триггера 6 открывает элемент. И 9. Таким образом, обеспечивается автоматическое

55 совмещение начал теоретической динамограммы и телединамограммы, а также начинается формирование участка восприятия нагрузки (фиг.2з). Для этого реверсивный счетчик 15 работает на

5 1408107 6 ое подперживается гер 6 вновь переводится в единичное м T-григгера 10. состояние, и элемент И 9 открывается чик 15 и суммирую- Этот же импульс меняет состояние лняются импульсами Т-триггера 10 на противоположное. Те5 да делителя 11 перь на прямом выходе Т-триггера 10 каждым импульсом логический "0" а на инверсном выхоного счетчика 15 де -- логическая "1" (фиг.2д). Этими ,+1, п +2,...:.. сигналами реверсивный счетчик 15 пеое суммирующего 10 реводится на вычитание и его содер2,...,1, ° ° ° жимое с каждым импульсом с частотой

f уменьшается на 1. Напряжение же на ходе цифроаналовыходе цифроаналогового преобразователя 16 через равтеля 16 ступенчато снижается на AU

Ьt = - ступенчато 15 и формируется участок снятия нагf рузки.

Ступенчато возрастаКак только в суммирующем счетчике выхода цифроанало12 число импульсов вновь станет равтеля 16 через усилиным и, узел 14 сравнения кодов сброа второй вход комсит RS-триггер 6 в нулевое состояние.

ый вход которого

Элемент И 9 закроется, а в реверсивованный и отфильт- . ном счетчике 15 зафиксируется двоиччика 1 усилий, ное число n<+n-n=n), соответствующее илиям в точке под-, минимальной нагрузке при ходе вниз, коммутатора 2 с

25 т.е. весу штанг в жидкости Р„ . Начиаются на вертикальнается участок неизменной нагрузки, москопа 4, Горизонследующий за участком снятия нагкак теоретической рузки. и телединамограммы

С началом хода вверх полированноала датчика 3 хода, 3р го штока (начало очередного периода а импульсов в сумкачания станка-качалки) весь цикл по

12 двоичному числу формированию теоретической динамоя кодов вырабатываграммы повторяется. дящий КБ-триггер 6

Таким образом, на экране динамоское. Тем самым эле35 па получаются и теоретическая дина я. Суммирование в мограмма, и телединамограмма, имеющие екращается. В реравные развертки по ходу и совмещенные

15 зафиксируется в одинаковом масштабе по оси абсцисс.

+и, соответствующее в жидкости и жидко- .

Здесь участки восприятия и снятия нат.е. максимальной 40 грузок теоретической динамограммы формируются по расчетным данным, а переующий счетчик ий ч тчик 12 мещения полированного штока получены из реального сигнала датчика хода 3. нверсного выхода

Погрешность формирования теоретин пряжение на вы- 45 ческой ДинамогРаммы опРеДелЯетсЯ погрешностью цифроаналоговоro преобразователя и для известных цифроаналоговых преобразователей достигает 0,1" нально максимальной

0,27, а величина кванта младшего рази след щий эа 50 РЯда их — несколько милливольт.

Величина кванта жестко связана с пределяется сигнадиапазоном изменения выходной величиПри прохождении ны и числом разрядов в цифроаналоговом преобразователе и1Рх X I

2л суммирование, котор единичным состояние

Реверсивный счет щий счетчик 12 эапо с частотой-f с выхо частоты (фиг.2е). С содержимое реверсив становится равным и ..., п1, +1, а содержим

; счетчика 12 — О+1, :!

Напряжение на вь гового преобраэова ! ные кванты времени возрастает на Ь U. ющее напряжение с гового преобразова тель 5 поступает н мутатора 2, на перв

1 поступает демодулир ! рованный сигнал дат пропорциональный ус веса штанг. Входы .частотой 50 Гц под ную развертку дина тальная развертка динамограммы, так получается из сиги

При равенстве числ .мирующем счетчике и узел 14 сравнени ( ет импульс, перево в нулевое состояни мент И 9 запираетс

,обоих счетчиках пр

Ъерсивном счетчике число импульсов и сумме весов штанг сти над плунжером, нагрузке в точке п ходе вверх. Суммир логической "1" с и

RS-триггера 6 сбра

С этого момента ходе цифроаналогов теля 16 поддержива уровне и пропорцио .нагрузке P»+P, т неизменной нагрузк участком восприяти

Его длительность о лом датчика 3 хода этим сигналом максимального значения, соответствующего началу хода вниз по- 55 лированного штока (начало участка снятия нагрузки) импульсом с выхода блока экстремум-детекторов 8 RS-триготкуда следует, что увеличение числа разрядов приводит к уменьшению кван7 14081 та, т.е. и к уменьшению погрешности формирования выходной величины. В таком случае дискретная величина по своим свойствам становится близкой к

5 непрерывной. Например,.если имеем десятиразрядный цифроаналоговый преобразователь с диапазоном выходного напряжения 0-4 В, то величина кванта и 0= =4/2 ж 4 рВ. ю

Блок экстремум-детекторов 8 (фиг. 5) содержит узел 17 нахождения минимума, узел 18 нахождения максимума, второй

RS-триггер 19, второй элемент И 20, элемент ИЛИ 21, выход которого являет-15 ся выходом блока экстремум-детекторов

8, первый вход которого совместно с входом второго ВБ-триггера 19 подключен к выходу узла 17 нахождения минимума, вход которого совместно с 20 входом узла 18 нахождения максимума является входом блока экстремум-детекторов 8. Выход узла 18 нахождения максимума подключен к одному из входов второго элемента И 20, выход котброго 25 соединен с вторым входом элемента ИЛИ

21, а второй вход — с выходом второго

RS-триггера 19. Каждый раз при выборе скважины для телединамометрирования. второй RS-триггер 19 устанавливается 30 в нулевое состояние и обеспечивается работа устройства только с началом хода вверх полированного штока выбранной глубиннонасосной скважины. До перВОго минимума сигналя дятчикя 3 хОдя т.е. при любых других положениях полированного штока, на выходе блока экстремум-детекторов 8 импульсы отсутствуют и исключается ложное срабатывание устройства.

Как только полированный шток начнет движение вверх, импульс с выхода узла 17 нахождения минимума пройдет на выход блока экстремум-детекторов 4S

8 и одновременно установит в последнем в единичное состояние второй RSтриггер 19.

В дальнейшем для выбранной скважины на выходе блока экстремум-детекто- 50 ров 8 импульсы появляются каждый раз при прохождении сигналом датчика 3 хода минимумов и максимумов, а работа описанного устройства происходит в соответствии с описанным алгоритмом.

Использование блока 13 перепрограммируемой памяти при этом создает предпосылки автоматизированного изменения параметров теоретической дина07 8 мограммы при изменениях режимов работы скважин, либо подключении новых скважин путем обработки данных в ЭВИ и автоматической пересылки новых па-:i раметров и устройство. При этом необходимость каких-либо промежуточных операций по регулировке и настройке блоков в устройстве исключается.

Формула изобретения

Устройство для автоматизации обработки телединамограмм при диагностировании технического состояния глубиннонасосных скважин, содержащее датчик" усилий, подключенный к одному из входов коммутатора, и датчик хода, подключенный к входу горизонтальной развертки динамоскопа, вход вертикальной развертки которого связан с выходом коммутатора, причем второй вход последнего подключен к выходу усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности диагностирования, оно снабжено

RS-триггером, генератором импульсов, блоком экстремум-детекторов, элементом И, Т-триггером, делителем частоты, суммирующим счетчиком, блоком перепрограммируемой памяти, узлом сравнения кодов, реверсивным счетчиком и цифроаналоговым преобразователем, подключенным своим, выходом к входу усилителя, а входом — к выходу реверсивного счетчика, установочный вход которого связан с одним из входов блока перепрограммируемой памяти, два других выхода последнего подключены соответственно к одним из входов узла сравнения кодов и делителя частоты, выход которого связан со счетными входами суммирующего и реверсивного счетчиков, два управляющих входа последнего подключены к двум входам

T-триггера, счетный вход которого совсовместно с входом установки RS-триггера подключены к выходу блока экстремум-детекторов, а вход сброса RSтриггера подключен к выходу узла сравнения кодов, второй вход которого связан с выходом суммирующего счетчика, подключенного своим вторым входом к инверсному выходу RS-триггера, прямой выход которого подключен к одному из входов элемента И, второй вход элемента И связан с выходом генератора импульсов, а выход — с вторым входом делителя частоты, причем вход

9 1408107 10 блока экстремум-детекторов подключен да и горизонтальной развертки динамок точке соединения входов датчика хо- скопа.

ej

1408107

Составитель Э. Гинзбург

Редактор А.Ворович Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

Заказ 3285/35 Тираж 574 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4