Устройство для автоматического управления скважинной гидроштанговой насосной установкой

 

Изобретение позволяет повысить КПД скважинной гидроштанговой насосной установки . В линиях 3 и 4 отбора и нагнетания лвктроуправляеного распределителя 2 установлены датчики (Д) 5 и 6 давления. Распределитель 2 связывает гидродвигатель 7 скважинного насоса 8 с насосом 9 постоянной подачи и баком 10 с рабочей жидкостью. Д 16 вибрации установлен на устье скважины . Вход порогового блока (Б) 15 подключен к выходу Б 17 вычитания, выход - к информационному входу управляющего триггера 14. Выходы Д 5 и 6 подключены к входам Б 17. Д 16 связан входом с колонной 1 насосных труб и подключен выходом к входу Б 12 фиксирования крайних предельных положений плунжера 13. Выход Б 12 связан с синхронизирующим входом триггера 14, выходы которого подключены к распределителю 2. Б 12 выполнен в виде согласующего усилителя 19, полосового фильтра 20, детектора 21 средневыправленного значения и порогового Б 22. Выходы усилителя 19, фильтра 20 и детектора 21 подключены к соответствующим входам фильтра 20, детектора 21 и Б 22. Вход усилителя 19 и выход Б 22 подключены соответственно к выходу Д 16 и синхронизирующему входу триггера 14. Б 12 формирует импульс синхронизации. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. «S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕНЮй КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4478171/29 (22) 31.08.88 (46) 23.06.91,Бюль 23 (71) Московский институт нефти и газа им.И.М.Губкина (72) А.И.Ключников, Е.Н.Браго и В.И.Дарищев (53) 621.651(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М

1566081, кл. F 04 В 47/04, 30.08.88., (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКО,". ГО УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИННОЙ ГИДРОШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ (57) Изобретение позволяет повысить КПД скважинной гидроштвнговой насосной установки. В линиях 3 и 4 отбора и нагнетания алектроуправляемого распределителя 2 усToHoNIoHM датчики (Д) 5 и 6 давления. Распредеаитвль 2 связывает гидродвигатель 7 скважинного насоса 8 с насосом 9 постоянной подачи и баком 10 с рабочей жидкостью.

„) 5U(1657579 A l (и)з F 04 В 47/04, Е 21 В 43/00

Д 16 вибрации установлен на устье скважины. Вход порогового блока (Б) 15 подключен к выходу Б 17 вычитания, выход — к информационному входу управляющего триггера

14. Выходы Д 5 и б подключены к входам Б

17. Д 16 связан входом с колонной 1 насосных труб и подключен выходом к входу Б 12 фиксирования крайних предельных положений плунжера 13. Выход Б 12 связан с синхрониэирующим входом триггера 14, выходы которого подключены к распределителю 2. Б 12 выполнен в виде согласующего усилителя 19, полосового фильтра 20, детектора 21 средневыправленного значения и порогового Б 22. Выходы усилителя 19, фильтра 20 и детектора 21 подключены к соответствующим входам фильтра 20, детектора 21 и Б 22. Вход усилителя 19 и выход

Б 22 подключены соответственно к выходу

Д 16 и синхронизирующему входу триггера

14, Б 12 формирует импульс синхронизации.

1 э.п.ф-лы, 1 ил.

1657579

Изобретение относится к технике добыче нефти, в частности кустрайствэм для автоматического управления скважинной гидроштангавой насосной установкой, и может быть использована при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающей отрасли промышленности.

Цель изобретения — повышение КПДустановки за счет уменьшения времени холостой работы насоса при остановках плунжера скважиннога насоса в крайних положениях

На чертеже схематично представлена скважинная гидраштэнгавая насосная установка с устройством дгя ее автамэтичес ко I а уп рэ вп е н ия.

Устройство для автоматического управления установленной на KolI0HI16 насосных

I труб 1 сквэ>киннай гидраштэнговай насосной установкой содержит электрауправляеMый распределитель 2 потоков в линиях отбора 3 и нагнетания 4 с установленными в них датчиками 5 и 6 давления с выходами (не показаны). Электроуправляеглый распределитель 2 потоков связывает гидрадвигатель 7 скважинного насоса 8 с насосом 9 постоянной подачи и бакам 1О с рабочей жидкостью. В линиях отбора 3 и нагнетания

4 перед датчиком 5 и б давления установлены разделители 11, Устройство имеет блок

12 фиксирования крайних предельных положений плунжера 13 сквэжиннога насоса 8 и управляющий триггер 14 задер>кки D-типа с синхранизирующим и информационным входами 1 прямым и инверсным выходами (не показаны), а также пороговый блок 15.

Устройство для автоматического управления скважинной гидроштанговай насосной установкой дополнительно снабжена датчиком 16 вибрации, установленным на устье скважины (не показана) и блокам 17 вычитания, формирующим сигнал разности давления линии отбора 3 и нагнетания 4. Вход порогового блока 13 подкл ачен к выходу блока 17 вы .итания, э выход- кинформационному 0 — входу управляющего триггера

14, выходы датчиков 5 и 6дэвления подключены к вхадэ л блока 17 вычитания, датчик

16 вибрации связан своим II>:aport с колонной насосныхтруб 1 гидг>оштэнговай насосНоА установки и подключен своим выходом к входу блока 12 фиксирования крайних предельных положений плунжерэ 13 скважиннаго насоса 8, выход которого связан с синхранизирующим входом управляющего трагера 14, причем прямой и,инверсный выходы последнего подключены к электрауправляемому рэспредел пелк 2. В линии 3 отбора установлен клапан 18, 5

Блок 12 фиксирования крайних предельных положений плунжера 13 скважинного насоса 8 выполнен в виде согласующего усилителя 19, полосового фильтра 20, детектора 21 средневыправленного значения и дополнительного порогового блока 22, осуществляющего амплитудную дискриминацию сигнала вибрации на устье скважины, выходы согласующего усилителя 19, полосоваго фильтра 20 и детектора 21 средневыправленного значения подлючены к соответствующим входам полосового фильтра 20, детектора 21 средневыправленного значения и дополнительного порогового блока 22, причем вход согласующего усилителя 19 и выход дополнительного порогового блока 22 подключены соответственно к выходу датчика 16 вибрации и синхронизирующему входу управляющего триггера 14.

Устройство для автоматического управления скважинкой гидроштанговой насосной установкой работает следующим образом (на примере работы скважинной гидроштанговай насосной установки при ходе ее плунжерной группы вверх).

В исходном состоянии плунжерная группа (не показана) находится в крайнем нижнем положении. Включен правый привод электроуправляемого распределителя 2 потоков сигналом логической "1" с прямого выхода управляющего триггера 14. Рабочая жидкость — масло из бэкэ подается насосом

9 в линию 4 нагнетания. Давление в линии нагнетания начинает расти и передается через распределитель 11 гидродвигателю 7, Линия 3 отбора подключена при этом через электроуправляемый распределитель 2 к баку 10. Давление в линиях отбора 3 и нагнетания 4 измеряется датчиками 5 и 6 давления .

При этом давление в линии 3 отбора близко к давлению в баке 10. Давление в линии 4 нагнетания значительно выше и продолжает расти.

Вычитающий блок 17 формирует сигнал разности давлений в линиях отбора 3 и нагнетания 4, где давление в линии 3 отбора является вычитаемым, а в линии 4 нагнетания — вычитающим. Пороговый блок 15 является компарэтором по нулевому уровню и формирует сигнал логической "1", если давление в линии 3 отбора выше давления в линии

4 нагнетания и сигнал логического "0" — в противном случае, При ходе плунжерной группы вверх разность давлений будет отрицательной и сигнал логического "0"с выхода порогового блока 15 поступает на информационный Π— вход управляющего триггера 14. Под действием давления в линии 4 нагретания плунжерная группа двигается вверх, В момент достижения

1657579

5 плунжером 13 скважинного насоса 8 крайнего верхнего положения происходит удар плунжерной группы о верхнюю образ евун) скважинного насоса (не показаны), сопровождающийся вибрацией. Сигнал вибрации передается по колонне насоснцх труб 1 на поверхность и регистрируется датчиком 16 вибрации. Блок 12 фиксирования крайних предельных положений плунжерной группы выделяет на фоне помех сигнал вибрации от удара плунжерной группы.

Блок 12 работает следующим образом.

Сигнал датчика 16 вибрации. усиливается согласующим усилителем 19 до уровня, достаточного для работы последующих блоков. Полосовой фильтр 20 выделяет из спектра сигнала вибрации полосу частот, соответствующую спектру вибрации удара.

Детектор21 выпрямляет и сглаживаетфильтрованный сигнал .Дополнительный пороговый блок 22 срабатывает при достижении уровня детектированного сигнала порога срабатывания. Порог выбирается экспериментально максимально возможным для обеспечения большей помехозащиты. При достижении уровня сигнала на входе дополнительного порогового блока 22 порогового значения, на его выходе формируется импульс синхронизации, подаваемый на синхронизирующий вход управляющего триггера 14. При этом информация с информационного Π— входа управляющего триггера 14 переписывается на его прямой выход и он устанавливается в состояние с логических "0" — на прямом выходе и "1"— на инверсном; Сигнал логической "1" с инверсного выхода управляющего триггера 14 включает левый привод электроуправляемого распределителя 2 потоков и он переключается в другое положение. При этом рабочая жидкость — масло из бака 10 подается насосом 3 в линию отбора, а линия 4 нагнетания подключена к баку 10. Разность давлений в линиях отбора 3 и нагнетания 4 имеет положительный знак и на выходе порогового блока 15 формируется сигнал логической "1". Он присутствует при движении плунжера вниз. При достижении плунжерной группой крайнего нижнего положения происходит удар о нижнюю образующую сквам инного насоса. Этот сигнал передается на поверхность и регистрируется датчиком вибрации 16. При этом блок 12 фиксирования крайних предельных положений плунжера 13 скважин ного насоса 8 формирует импульс синхронизации, подаваемый на управляющий триггер 14 и он устанавливается в новое состояние. При

55 этом происходит переключение электроуправляемого распределителя 2 в новое положение. Этот процесс циклически повторяется, Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления скважинной гидроштанговой насосной установки, установленной на колонне насосных труб, содержащее электроуправляемый распределитель потоков в линиях отбора и нагнетания с установленными в них датчиками давления с выходами, связывающий гидродвигатель скважинного насоса с насосом постоянной подачи и баком с рабочей жидкостью, блок фиксирования крайних предельйых положений плунжера скважинного насоса и управляющий триггер с синхронизирующим и информационным входами и выходами, а также пороговый блок, от л и ча ю ще е с я тем, что, с целью повышения КПД установки за счет уменьшения времени холостой работы насоса при остановках плунжера скважинного насоса в крайних положениях, оно дополнительно снабжено датчиком вибрации, установленным HB устье скважины, и блоком вы,итания, вход порогового блока подключен к выходу блока вычитания, а выход — к информационному входу управляющего триггера, выходы датчиков давления подключены к входам блока вь читания, датч,1K вибрации связан своим входом с колонной насосных труб гидроштанговой насосной установки и подключен своим выходом к входу блока фиксирования крайних предельных положений плунжера, выход кото- . рого связан с синхрониэирующим входом управляющего триггера, причем выходы последнего подключены к электроуправляемому распределителю.

2. Устройство по п.1, о л и ч а ю е ес я тем, что блок фиксирования крайних предельных положений плунжера скважинного насоса выполнен в виде согласующего усилителя полосового фильтра, детектора средневыправленного значения и дополнительного порогового блока, выходы согласующего усилителя, полосового фильтра и детектора средневыпрямленного значения подключены к соответствующим входам полосового фильтра, детектора средневыпрямленного значения и дополнительного порогового блока, причем вход согласующего усилителя и выход дополнительного порогового блока подключены соответственно к выходу датчика вибрации и синхронизирующему входу управляющего триггера.