Способ уравновешивания штанговой глубинно-насосной установки

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для контроля качества уравновешивания станков-качалок нефтяных скважин, оборудованных штанговыми глубинными насосами. Техническим результатом изобретения является повышение производительности наладочных операций по уравновешиванию, минимизации потерь в двигателе и оптимизации энергопотребления. Способ основан на измерении действующего тока двигателя на двойном ходе штока при работающей установке, сравнении его значений на ходе штока вверх и вниз, остановке агрегата, перемещении грузов на кривошипе с повторным пуском, измерением и сравнением указанных значений тока. Дополнительно при работе агрегата измеряют время хода штока вверх и вниз. На основе измеренных значений тока определяют его среднеквадратичные значения на ходе штока вверх и на ходе штока вниз по приведенным формулам. Затем находят значение коэффициента уравновешенности К_ур. При К_ур=1 установку считают уравновешенной. При К_ур≠1 останавливают агрегат и перемещают грузы относительно исходного положения пропорционально значению К_ур. 1 ил.

 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для контроля качества уравновешивания станков-качалок нефтяных скважин, оборудованных штанговыми глубинными насосами.

Использование изобретения позволяет снизить эксплуатационные расходы для станков-качалок за счет оптимизации энергопотребления электропривода путем настройки положения противовесов на основе объективного приборного контроля качества уравновешивания станка-качалки.

Способ основан на измерении действующего тока двигателя и вычислении его среднеквадратичного значения на ходе штока вверх и вниз с последующим расчетом их отношения, величина которого служит для оценки качества уравновешивания.

Известен способ уравновешивания вращающего момента в приводе штанговых глубинных насосов, включающий контроль хода штока и действующего тока двигателя I_эф на двойном ходе штока при работающей установке, сравнение его значений на ходе штока вверх и вниз, остановку агрегата, перемещение грузов на кривошипе с повторным пуском, измерением и сравнением указанных значений тока (Привод штанговых глубинных насосов. Паспорт ПШГН.00.000.ПС. УРАЛТРАНСМАШ, Екатеринбург, 1991). Указанную последовательность операций предлагается выполнять до достижения равенства максимальных значений тока на ходе штока вверх и вниз.

Основным недостатком такого способа является выделение для контроля только максимальных значений без учета интегральной оценки текущих значений тока на двойном ходе штока, что не гарантирует минимума потерь в двигателе и оптимизацию энергопотребления.

Задачей изобретения является обеспечение объективного приборного контроля качества уравновешивания станков-качалок.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе при работе агрегата дополнительно измеряют не только действующий ток двигателя I_эф, но и время хода штока вверх Т₁ и вниз Т₂ и на основе измеренных значений тока определяют его среднеквадратичные значения на ходе штока вверх - I_ср.кв.1 и на ходе штока вниз - I_ср.кв.2 по формулам:

а затем находят значение коэффициента уравновешенности К_ур=I_ср.кв.1/K_cp.кв.2, после чего при К_ур=1 считают установку уравновешенной, а при К_ур≠1 останавливают агрегат и перемещают грузы для уравновешивания относительно исходного положения пропорционально значению К_ур.

Использование среднеквадратичных значений тока на ходе штока вверх и вниз позволяет получить объективный показатель качества уравновешивания, так как только при равенстве указанных величин достигается минимум потерь в двигателе и, соответственно, оптимизируется энергопотребление. Отметим, что применение способа возможно как при наладке, так и в процессе эксплуатации станков-качалок, причем на работающей установке можно оценить качество уравновешивания станка-качалки без остановки агрегата однократным измерением.

Способ поясняется чертежом, где изображена функциональная схема реализации изобретения.

Схема содержит следующие элементы: датчик тока 1 приводного двигателя 2 станка-качалки 3, датчик положения 4, контролирующий ход штока 5, счетчики времени хода штока вверх 6 и вниз 7, выполненные на интегрирующих звеньях вычислители среднеквадратичного тока на ходе штока вверх - 8 и на ходе штока вниз - 9, делитель 10, а также противовесы 11 на кривошипе станка-качалки, используемые для уравновешивания, причем уравновешивание обеспечивается изменением радиуса R путем перемещения противовесов по кривошипу. Отметим, что датчики положения и тока с блоками обработки информации 6... 10 могут быть как в стационарном исполнении и входить в состав системы управления станком-качалкой, так и в мобильном исполнении в комплекте переносных средств контроля уравновешивания станков-качалок.

Способ реализуется следующим образом.

На работающей установке датчиком тока 1 контролируется ток двигателя 2, а датчиком положения 4 измеряется ход (перемещение) штока 5, при этом счетчики времени 6 и 7 определяют время хода штока вверх и вниз и запускают на соответствующий период времени интегрирующие звенья в составе вычислителей среднеквадратичного тока на ходе штока вверх - 8 и на ходе штока вниз - 9. После выполнения полного двойного хода штока (вверх - вниз) цикл измерения завершается вычислением отношения полученных величин среднеквадратичных токов с выдачей значения коэффициента уравновешенности К_ур блоком 10, величина которого определяет дальнейший порядок действий обслуживающего персонала по уравновешиванию станка-качалки. В частности, при К_ур=1 установку следует считать уравновешенной, в противном случае агрегат необходимо остановить и при К_ур>1 пропорционально К_ур увеличить радиус вращения противовесов R (передвинуть противовесы от центра вращения), а при К_ур<1 - соответственно уменьшить радиус вращения R, после чего установку запустить, повторить цикл измерения и убедиться, что уравновешивание обеспечено.

Технический результат, достигаемый от реализации способа по изобретению, состоит в повышении производительности наладочных операций по уравновешиванию, минимизации потерь в двигателе и оптимизации энергопотребления, что позволяет снизить эксплуатационные расходы и повысить надежность работы установки в целом.

Способ уравновешивания штанговой глубинно-насосной установки, включающий контроль хода штока и действующего тока двигателя Iэф на двойном ходе штока при работающей установке, сравнение его значений на ходе штока вверх и вниз, остановку агрегата, перемещение грузов на кривошипе с повторным пуском, измерением и сравнением указанных значений тока, отличающийся тем, что дополнительно при работе агрегата измеряют время хода штока вверх Т₁ и вниз Т₂, на основе измеренных значений тока определяют его среднеквадратичные значения на ходе штока вверх - I_ср.кв.1 и на ходе штока вниз - I_cp.кв.2, затем находят значение коэффициента уравновешенности К_ур=I_ср.кв.1/I_cp.кв.2, после чего при К_ур=1 считают установку уравновешенной, а при К_ур≠1 останавливают агрегат и перемещают грузы относительно исходного положения пропорционально значению К_ур.