СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ КОНТРОЛЛЕРОВ ШТАНГОВЫХ ГЛУБИННЫХ НАСОСОВ Российский патент 2021 года по МПК E21B43/12 F04B47/02 F04B51/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящий патент относится в целом к штанговым глубинным насосам и, более конкретно, к способам и устройству для калибровки контроллеров штанговых глубинных насосов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Насосные агрегаты используются для извлечения жидкости (например, углеводородов) из скважины или насоса. Колонны насосных штанг используются в скважинах с насосными агрегатами для содействия процессу откачки.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Пример способа включает в себя этапы, на которых получают начальные значения, относящиеся к насосному агрегату; на основе указанных начальных значений определяют параметры, включающие в себя по меньшей мере одно из следующего: значение разгрузки по утечке, значение остаточного трения и значение веса штанг в заполненной жидкостью скважине; и на основе одного или более указанных начальных значений и параметров вычисляют один или более размеров колонны буровых штанг, и эти размеры будут использоваться для определения рабочей характеристики насосного агрегата.

[0004] Еще один пример способа включает в себя этапы, на которых на основе результатов проверок клапанов определяют значение нагрузки по утечке и значение остаточного трения; определяют значение веса штанг в заполненной жидкостью скважине для колонны насосных штанг насосного агрегата; и на основе значения веса насосных штанги в заполненной жидкостью скважине и значения глубины насоса определяют оценочное значение диаметра штанг, которое будет использоваться для определения рабочей характеристики насосного агрегата или для подтверждения точности значений, полученных с помощью контроллера штангового глубинного насоса.

[0005] Пример устройства содержит насосный агрегат для перемещения колонны штанг; и контроллер штангового глубинного насоса, содержащий процессор, предназначенный для следующего: получение начальных значений, относящихся к насосному агрегату; определение, на основе указанных начальных значений, параметров, включающих в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и вес штанг в заполненной жидкостью скважине; и вычисление, на основе одного или более указанных начальных значений и определенных выше параметров, одного или более размеров колонны насосных штанг, которые (размеры) будут использоваться для калибровки насосного агрегата, для определения рабочей характеристики насосного агрегата или для подтверждения точности значений, полученных с помощью насоса штангового глубинного насоса.

[0006] Еще один пример устройства содержит корпус и процессор, расположенный внутри корпуса и предназначенный для следующего: получение значения глубины откачки; осуществление проверок клапанов; определение, на основе результатов указанных проверок клапанов, значения нагрузки по утечке для насосного агрегата и значения остаточного трения для насосного агрегата; определение значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине для колонны насосных штанг насосного агрегата; и определение, на основе указанного значения веса насосных штанг в заполненной жидкостью скважине и значения глубины откачки, оценочного значения диаметра штанг или соответствующего значения, которое будет использоваться для калибровки насосного агрегата или для подтверждения точности значений в контроллере штангового глубинного насоса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] На фиг. 1 показан пример насосного агрегата, содержащий пример контроллера штангового глубинного насоса.

[0008] На фиг. 2 показан пример блок-схемы, иллюстрирующей способ, который может использоваться для осуществления примера насосного агрегата, описанного в данном документе.

[0009] На фиг. 3 показана процессорная платформа для осуществления способа про фиг. 2 и/или примера насосного агрегата по фиг. 1.

[0010] Фигуры изображены не в масштабе. По мере возможности, одинаковые ссылочные номера будут использоваться по всем чертежам и сопроводительному письменному описанию для ссылки на одинаковые или сходные части.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Примеры, раскрытые в данном документе, относятся к калибровке примеров контроллеров штанговых глубинных насосов и/или контроллеров насосов в примерах насосных агрегатов, содержащих колонны насосных штанг и/или колонны штанг. Колонна штанг может представлять собой непрерывную последовательность штанг, имеющих одинаковые диаметры, или последовательность штанг, имеющих разные диаметры и/или конические участки (например, три участка). В некоторых примерах колонна штанг содержит последовательность конических участков и/или секций колонны штанг, имеющих разные диаметры, причем верхний конический участок колонны штанг содержит штанги, имеющие диаметры больше, чем штанги на последующих участках.

[0012] В некоторых примерах, для калибровки контроллера штангового глубинного насоса получают входные значения. В некоторых примерах, указанные значения включают в себя один или более размеров колонны штанг, полученных на основе значений, введенных оператором в контроллер штангового глубинного насоса, или путем выполнения примера процесса калибровки с использованием примеров насосных агрегатов и/или раскрытых в данном документе примеров контроллеров штанговых глубинных насосов. Хотя размеры колонны штанг и/или насосного агрегата иногда вводятся оператором, размеры колонны штанг не всегда немедленно доступны для оператора. Более конкретно, когда контроллер штангового глубинного насоса вводят в эксплуатацию и/или калибруют, размеры колонны штанг и/или размеры разных конических участков колонны штанг не всегда немедленно доступны для технических специалистов, осуществляющих ввод в эксплуатацию и/или калибровку насосного агрегата и/или примера контроллера штангового глубинного насоса. Без легкого доступа к размерам колонны штанг оператору трудно завершить процесс ввода в эксплуатацию или на это потребуется больше времени. Даже если размеры колонны штанг доступны и введены оператором в контроллер штангового глубинного насоса, подтверждение того факта, что размеры колоны штанг введены правильно, может занять много времени.

[0013] В отличие от некоторых примеров, примеры, раскрытые в данном документе, относятся к калибровке примеров контроллеров штанговых глубинных насосов с использованием оценочных размеров колонны штанг. Таким образом, примеры, раскрытые в данном документе, обеспечивают возможность калибровки контроллеров штанговых глубинных насосов и/или вычисления динамограмм глубинных забойных насосов даже в том случае, если размеры колонны штанг недоступны. Более конкретно, для упрощения и/или для ускорения ввода в эксплуатацию контроллеров штанговых глубинных насосов, примеры, раскрытые в данном документе, обеспечивают возможность для контроллеров штанговых глубинных насосов определять и/или оценивать размеры колонны штанг, установленной в скважине или насосе, подтверждать размеры колонны штанг, введенные оператором, и/или осуществлять автоматическое изменение конфигурации или определять размеры и/или данные, относящиеся к коническим участкам колонны штанг и используемые, например, в модели вычисления динамограммы насоса. В некоторых примерах размеры колонны штанг включают в себя длину разных конических участков колонны штанг, диаметр разных конических участков колонны штанг и т.п.

[0014] Для определения размеров колонны штанг, в некоторых примерах некоторые значения, относящиеся к колонне штанг, вводятся в контроллер штангового глубинного насоса оператором, осуществляющим установку колонны штанг и/или калибровку контроллера штангового глубинного насоса. Например, оператор может ввести оценочную глубину насоса и/или указать, что колонна штанг сужается на конус, или что колонна штанг имеет сравнительно постоянный диаметр. В некоторых примерах такие входные значения используются для того, чтобы контроллер штангового глубинного насоса имел возможность оценки размеров колонны штанг, калибровки насосного агрегата и/или вычисления динамограммы.

[0015] Для определения размеров колонны штанг, в некоторых примерах выполняют проверку (проверки) подвижного клапана (клапанов) для определения значения нагрузки подвижного клапана по утечке (leaked off traveling valve load, LOTVL), и выполняют проверку неподвижного клапана (клапанов) для определения значения нагрузки неподвижного клапана по утечке (leaked off standing valve load, LOSVL). В некоторых примерах проверку подвижного клапана выполняют путем быстрого останова насосного агрегата на завершающем участке хода вверх насосного агрегата и наблюдения и/или мониторинга нагрузки полированного штока (например, веса, растяжения, усилия и т.п.), когда указанная нагрузка полированного штока снижается и/или стабилизируется. В некоторых примерах значение стабилизированной нагрузки, полученное в результате проверки подвижного клапана, соответствует и/или связано со значением нагрузки подвижного клапана по утечке (LOTVL) [фунт-сила]. В некоторых примерах проверку неподвижного капана выполняют путем останова насосного агрегата на завершающем участке хода вниз насосного агрегата и наблюдения и/или мониторинга нагрузки полированного штока до тех пор, пока эта нагрузка полированного штока не стабилизируется. В некоторых примерах стабилизированная нагрузка, определяемая на основе результатов проверки неподвижного клапана, соответствует и/или связана со значением нагрузки неподвижного клапана по утечке (LOSVL) [фунт-сила].

[0016] В некоторых примерах процесс калибровки включает в себя этап, на котором определяют значение остаточного трения с использованием значения нагрузки подвижного клапана по утечке и значения нагрузки неподвижного клапана по утечке. В некоторых примерах процесс калибровки включает в себя этап, на котором определяют вес штанг в заполненной жидкостью скважине с использованием одного из определенных выше значений нагрузки по утечке (например, значения нагрузки подвижного клапана по утечке или значения нагрузки неподвижного клапана по утечке) и/или определенного выше значения остаточного трения. В некоторых примерах значения веса других компонентов насосного агрегата (например, насосного плунжера колонны штанг) могут учитываться при определении веса штанг в заполненной жидкостью скважине. Тем не менее, в других примерах значения веса других компонентов насосного агрегата не учитываются при определении вес штанг в заполненной жидкостью скважине.

[0017] В некоторых примерах определяют плотность колонны насосных штанг с использованием веса и длины штанг колонны штанг. В некоторых примерах процесс калибровки включает в себя этап, на котором определяют значение параметра диаметра на основе веса штанг в заполненной жидкостью скважине и оценочной глубины насоса, введенной оператором. Оценочное значение диаметра одного или более участков колонны штанг может быть определено с использованием указанного значения параметра диаметра. В некоторых примерах оценивают или определяют первое значение усилия, представляющее собой усилие на первом участке колонны штанг, с использованием одного или более определенных выше значений (например, веса штанг в заполненной жидкостью скважине, плотности, оценочной глубины насоса, площади поперечного сечения насоса и т.д.). В некоторых примерах процесс калибровки включает в себя этап, на котором определяют размеры (например, длину, диаметр) указанных одного или более участков колонны штанг на основе первого значения усилия и параметра диаметра штанги.

[0018] После того, как определены или оценены размеры колонны штанг, в некоторых примерах приводят в действие насос для определения одного или более значений параметров, которые могут использоваться в комбинации с оценочными размерами колонны штанг (например, длиной, диаметром) для определения одной или более рабочих диаграмм насоса, например таких, как динамограмма насоса. В некоторых примерах контроллеры штанговых глубинных насосов содержат средства и/или они способны выполнять процессы для определения динамограммы (динамограмм) насоса с использованием математической модели. В некоторых примерах, для определения рабочей характеристики насоса указанная математическая модель использует, например, данные, полученные путем измерения на поверхности, и/или данные и/или значения параметров колонны штанг, установленной в насосе. Таким образом, в примерах, раскрытых в данном документе, обеспечивается возможность вычисления рабочей характеристики насоса после того, как размеры колонны штанг были оценены с использованием примера процесса калибровки. В некоторых примерах рабочая характеристика насоса связывает положение насосного агрегата с нагрузкой, создаваемой насосным агрегатом, и используется для контроля количества текучей среды, откачиваемой посредством насосного агрегата.

[0019] Примеры, раскрытые в данном документе, могут использоваться для подтверждения данных, введенных оператором, путем, например, оценки размеров колонны штанг и сравнения оценочных размеров колонны штанг с размерами колонны штанг, введенными оператором. Если оценочные размеры не соответствуют введенным размерам и/или если разность между оценочными размерами и введенными размерами превышает пороговое значение, в некоторых примерах производят предупреждающую или тревожную сигнализацию для оператора, или иным образом производят оповещение об ошибке или несоответствии.

[0020] На фиг. 1 показан пример балансирного насоса с противовесом на кривошипе и/или насосного агрегата 100, который может использоваться для добычи нефти из нефтяной скважины или насоса 102. Насосный агрегат 100 включает основание 104, стойку 106 станка-качалки и балансир 108. Балансир 108 может использоваться для сообщения возвратно-поступательного перемещения колонне насосных штанг и/или колонне 110 штанг относительно насоса 102 посредством подвески 112 насосных штанг. В некоторых примерах колонна 110 штанг содержит непрерывную последовательность штанг, имеющих одинаковые или сходные размеры (например, диаметры). В других примерах колонна 110 штанг содержит последовательность конических участков (например, три конических участка) и/или участков, имеющих разные диаметры, причем верхний участок (например, первый участок) имеет несколько штанг, имеющих первый диаметр, больший диаметров штанг на последующих участках (например, втором участке и третьем участке), и диаметры штанг на последующих участках уменьшаются соответствующим образом. В некоторых примерах разность диаметров между первым и вторым участками колонны штанг составляет 1/8 дюйма, и разность диаметров между вторым и третьим участками колонны штанг также составляет 1/8 дюйма. Иначе говоря, смежные участки колонны 110 штанг могут отличаться по диаметру на 1/8 дюйма. Тем не менее, в некоторых примерах изменение диаметра между участками может быть разным. В некоторых примерах штанги колонны 110 штанг изготовлены из стали. В других примерах штанги колонны 110 штанг изготовлены из другого материала (материалов), таких как стекловолокно. Одна или более секций или участков колонны 110 штанг могут быть изготовлены с использованием штанг из одного или более разных материалов. Например, верхний и нижний участки колонны 110 штанг могут быть изготовлены из стальных штанг, а средний участок (участки) колонны 110 штанг может быть изготовлен из стекловолоконных штанг.

[0021] В некоторых примерах насосный агрегат 100 содержит мотор или двигатель 114, который приводит систему 116 с ремнем и шкивами для вращения редуктора 118 и, как следствие, вращения кривошипа 120. Шатун 122 балансира присоединен между кривошипом 120 и балансиром 108 таким образом, что в результате указанного вращения кривошипа 120 происходит перемещение шатуна 122 и балансира 108. При повороте балансира 108 вокруг шарнирной точки и/или опорного подшипника 124 балансира, балансир 108 в некоторых примерах перемещает головку 126 балансира и колонну 110 штанг.

[0022] В некоторых примерах, для измерения нагрузок, действующих на колонну 110 штанг, и/или для определения расстояния, пройденного колонной 110 штанг, вблизи колонны 110 штанг размещают датчик 128. В некоторых примерах датчик 128 соединяют с возможностью связи с контроллером 130 штангового глубинного насоса для обеспечения возможности передачи данных, полученных от датчика 128, на контроллер 130. Указанные данные могут приниматься, например, с помощью устройства 132 ввода/вывода (В/В) контроллера 130 штангового глубинного насоса и сохраняться в памяти 134, к которой имеет возможность доступа процессор 136. Например, во время процесса калибровки устройство В/В 132 или процессор 136 принимают значения нагрузки, измеряемые датчиком 128. В некоторых примерах входной сигнал (например, выходной сигнал датчика и сигнал, введенный оператором) может приниматься посредством устройства В/В 132.

[0023] Для калибровки насосного агрегата 100 при нахождении колонны 110 штанг в насосе 102, в некоторых примерах устройство В/В 132 принимает входные сигналы и/или значения, например, от оператора и/или от датчика 128. Дополнительные значения могут быть доступны для процессора 136 через память 134, либо значения сохраняются в базе данных, доступной через сеть связи (например, Интернет, Интранет и т.п.). Для получения значений нагрузки от датчика 128, контроллер 130 штангового глубинного насоса может выполнять, например, один или более тестов с использованием насосного агрегата 100. В некоторых примерах указанные тесты включают в себя проверку неподвижного клапана или проверку подвижного клапана.

[0024] В некоторых примерах значения нагрузки включают в себя значение нагрузки подвижного клапана по утечке и значение нагрузки неподвижного клапана по утечке, измеряемые с помощью датчика 128 во время проверки подвижного клапана и проверки неподвижного клапана соответственно. В некоторых примерах проверку подвижного клапана выполняют путем быстрого останова насосного агрегата 100 на последнем участке хода вверх насосного агрегата 100 и наблюдения и/или мониторинга нагрузки полированного штока (например, веса, растяжения, усилия и т.п.), когда нагрузка полированного штока снижается и стабилизируется. В некоторых примерах значение нагрузки полированного штока, полученное в результате проверки подвижного клапана, соответствует значению нагрузки подвижного клапана по утечке (LOTVL) [фунт-сила]. В некоторых примерах самое верхнее соединение колонны 110 штанг соответствует полированному штоку, что обеспечивает возможность образования эффективного гидравлического уплотнения вокруг колонны 110 штанг.

[0025] В некоторых примерах проверку неподвижного клапана выполняют путем останова насосного агрегата 100 на последнем участке хода вверх и наблюдения и/или мониторинга нагрузки полированного штока до тех пор, пока нагрузка полированного штока не стабилизируется. В некоторых примерах стабилизированная нагрузка, определенная на основе результатов проверки неподвижного клапана, представляет собой значение нагрузки неподвижного клапана по утечке (LOSVL) [lbf]. В некоторых примерах нагрузка полированного штока может быть измерена с помощью датчика 128, расположенного смежно с полированным штоком колонны 110 штанг.

[0026] На основе входных значений и/или значений, полученных на основе результатов проверок клапанов и т.п., в некоторых примерах процессор 136 определяет значение остаточного трения (residual friction, RF). В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 1 для определения значения остаточного трения, где LOTVL соответствует значению нагрузки подвижного клапана по утечке, и LOSVL соответствует значению нагрузки неподвижного клапана по утечке.

[0027] Уравнение 1:

[0028] В других примерах значение нагрузки подвижного клапана по утечке и значение нагрузки неподвижного клапана по утечке измеряют и/или определяют с помощью других процессов, и/или значение остаточного трения определяют с использованием другого уравнения. В некоторых примерах значение нагрузки подвижного клапана по утечке соответствует весу колонны 110 штанги в заполненной жидкостью скважине плюс сумма кулоновских сил трения, действующих на систему (например, насос 102 и колонну 110 штанг). В некоторых примерах значение нагрузки неподвижного клапана по утечке представляет собой вес колонны 110 штанги в заполненной жидкостью скважине минус сумма кулоноваских сил трения, действующих на систему. Таким образом, в указанных примерах разность между значением нагрузки подвижного клапана по утечке и значением нагрузки неподвижного клапана по утечке представляет собой значение остаточного трения, как показано в уравнении 1.

[0029] В некоторых примерах вес штанг в заполненной жидкостью скважине (buoyant rod weight, WRF) может быть вычислен с использованием значения остаточного трения и одного из значений — значения нагрузки подвижного клапана по утечке или значения нагрузки неподвижного клапана по утечке. В некоторых примерах процессор 136 использует либо уравнение 2 или уравнение 3 для вычисления веса штанг в заполненной жидкостью скважине, где уравнение 2 использует значение нагрузки подвижного клапана по утечке и значение остаточного трения для определения веса штанг в заполненной жидкостью скважине, а уравнение 3 использует значение нагрузки неподвижного клапана по утечке и значение остаточного трения для определения веса штанг в заполненной жидкостью скважине.

[0030] Уравнение 2:

[0031] Уравнение 3:

[0032] В некоторых примерах значение нагрузки подвижного клапана по утечке и значение нагрузки неподвижного клапана по утечке определяют с учетом веса колонны 110 штанг и других компонентов насосной системы (например, плунжера штангового глубинного насоса). В некоторых примерах определяют уточненный вес штанг в заполненной жидкостью скважине (refined buoyant rod weight, WRF_{уточненный}) путем вычитания веса полированного штока, веса плунжера насоса и т.д. из веса штанг в заполненной жидкостью скважине. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 4 для определения уточненного веса штанг в заполненной жидкостью скважине, где WOC соответствует оценочному весу других компонентов (например, весу полированного штока, весу плунжера насоса и т.п.), а WRF соответствует весу штанги в заполненной жидкостью скважине, который может быть вычислен процессором 136 с использованием, например, уравнения 3.

[0033] Уравнение 4:

[0034] В некоторых примерах оценочный вес указанных других компонентов может быть незначительным и, таким образом, вместо этого может использоваться вес штанг в заполненной жидкостью скважине, WRF, определяемый с использованием либо уравнения 2 или уравнения 3. В последующих примерах уравнений and могут использоваться взаимозаменяемым образом.

[0035] В некоторых примерах может быть вычислена мнимая плотность () материала штанги в воздухе с использованием информации, относящейся к колонне 110 штанг, такой как вес, длина и диаметр отдельных штанг, причем колонна 110 штанг образована из нескольких штанг, которые соединены друг с другом. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 5 для определения мнимой плотности () материала штанги в воздухе, где соответствует весу штанг в колонне 110 штанг вместе с соединениями, соответствует длине штанги в колонне 110 штанг в футах, и соответствует диаметру штанги в колонне 110 штанг в дюймах.

[0036] Уравнение 5:

[0037] В некоторых примерах определяют плавучую плотность () материала штанги на основе мнимой плотности () материала штанги в воздухе. В некоторых примерах процессор 136 определяет мнимую плотность материала штанги с использованием уравнения 6, где соответствует плотности смеси, в которой размещена колонна 110 штанг. В некоторых примерах плотность указанной смеси приблизительно равна плотности свежей воды и, следовательно, можно предположить, что плотность () указанной смеси составляет 62,4 [фунтов/фут³]

[0038] Уравнение 6:

[0039] В некоторых примерах значение () параметра диаметра штанги в колонне 110 штанг определяют на основе одного или более из определенных выше параметров (например, веса штанг в заполненной жидкостью скважине). В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 7 для определения значения параметра диаметра штанг, где PMD соответствует измеренной глубине насоса, соответствует плавучей плотности, и WRF соответствует весу штанг в заполненной жидкостью скважине. В некоторых примерах измеренная глубина насоса вводится оператором. В других примерах измеренную глубину насоса получают из памяти 134 или из некоторой другой базы данных. В некоторых примерах PMD вводится оператором в устройство В/В 132.

[0040] Уравнение 7:

[0041] В некоторых примерах значение параметра диаметра штанг может не соответствовать стандартному диаметру штанг в колонне 110 штанг. Таким образом, в некоторых примерах значение параметра диаметра штанги округляют до ближайшей 1/8 дюйма (0,010417 фута), для обеспечения возможности того, чтобы оценочное значение параметра диаметра штанг соответствовало стандартному значению диаметра колонны штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 8 для округления значения параметра диаметра штанги в сторону уменьшения до ближайшей 1/8 дюйма, где D соответствует номинальному диаметру (например, округленному диаметру) в дюймах, и соответствует значению параметра диаметра в дюймах. В уравнении 8 INT означает округление до ближайшего целого значения.

[0042] Уравнение 8:

[0043] В примерах, в которых колонна 110 штанг представляет собой колонну 110 штанг по существу постоянного диаметра, и номинальный диаметр соответствует диаметру всех штанг в колонне 110 штанг постоянного диаметра. В контексте данного документа термин «постоянный диаметр» означает, что диаметры штанг в колонне 110 штанг могут отличаться друг от друга приблизительно на 3%, и/или учитывает производственные допуски. Если процессор 136 принимает от оператора через устройство В/В 132 входной сигнал, показывающий, что колонна 110 штанг представляет собой колонну 110 штанг по существу постоянного диаметра, в некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 9 для определения длины () колонны 110 штанг, где PMD соответствует измеренной глубине насоса.

[0044] Уравнение 9:

[0045] В некоторых примерах процессор 136 принимает через устройство В/В 132 входной сигнал, показывающий, что колонна 110 штанг является комбинированной. Некоторые колонны 110 штанг, которые являются комбинированными, имеют три участка. Уравнения 10-26 могут использоваться, если колонна 110 штанг является комбинированной и имеет три конических участка. В других примерах колонна 110 штанг может иметь иное количество конических участков, и уравнения 10-26 могут быть изменены с учетом указанного иного количества конических участков, либо может использоваться меньшее количество уравнений или дополнительные уравнения.

[0046] В тех примерах, в которых колонна 110 штанг является комбинированной, номинальный диаметр штанг может быть равен диаметру участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах колонна 110 штанг имеет три конических участка, и номинальный диаметр штанги равен диаметру центрального участка колонны 110 штанг (например, второго участка).

[0047] Если процессор 136 принимает от оператора входной сигнал, показывающий, что данная колонна 110 штанг является комбинированной и эта колонна 110 штанг содержит первый участок, второй участок и третий участок, процессор 136 может определить, например, первое значение (), представляющее собой усилие на первом участке колонны 110 штанг во время хода вверх насосного агрегата 100. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 10 для определения первого значения усилия, где WRF соответствует весу штанги в заполненной жидкостью скважине, соответствует плотности текучей среды в трубопроводе и/или в насосе 102 в фунтах на кубический фут, PTVD (pump true vertical depth) соответствует истинной вертикальной глубине насоса в футах, и соответствует площади поперечного сечения насоса 102 в квадратных дюймах.

[0048] Уравнение 10:

[0049] В некоторых примерах площадь поперечного сечения насоса, истинная вертикальная глубина насоса и плотность текучей среды в трубопроводе и/или в насосе 102 могут быть либо введены оператором, или переданы на процессор 136, например, из памяти 134 или некоторой другой базы данных. В некоторых примерах истинную вертикальную глубину насоса оценивают или вычисляют. В некоторых примерах истинная вертикальная глубина насоса соответствует измеренной глубине насоса.

[0050] В некоторых примерах определяют длину () первого участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 11 для определения длины первого участка колонны 110 штанг, которая является комбинированной, где D соответствует номинальному диаметру колонны 110 штанг и соответствует плавучей плотности колонны 110 штанг.

[0051] Уравнение 11:

[0052] В некоторых примерах определяют диаметр (D₁) первого участка колонны 110 штанг, которая является комбинированной. В некоторых примерах первый участок содержит несколько штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 12 для определения диаметра первого участка колонны 110 штанг, которая является комбинированной, где D соответствует номинальному диаметру.

[0053] Уравнение 12:

[0054] В некоторых примерах может быть определена площадь (A₁) поперечного сечения первого участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 13 для определения площади поперечного сечения первого участка колонны 110 штанг, где D₁ соответствует диаметру первого участка колонны 110 штанг.

[0055] Уравнение 13:

[0056] В некоторых примерах вычисляют длину () второго участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 14 для определения длины второго участка колонны 110 штанг.

[0057] Уравнение 14:

[0058] В некоторых примерах вычисляют диаметр (D₂) второго участка колонны 110 штанг, которая является комбинированной. В некоторых примерах второй участок содержит несколько штанг. В таких примерах процессор 136 использует уравнение 15 для определения диаметра второго участка колонны 110 штанг.

[0059] Уравнение 15:

[0060] В некоторых примерах определяют площадь (A₂) поперечного сечения второго участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 16 для определения площади (A₂) поперечного сечения второго участка колонны 110 штанг, где D₂ соответствует диаметру второго участка колонны 110 штанг.

[0061] Уравнение 16:

[0062] Если разные конические участки колонны 110 штанг изготовлены из одинакового или по существу одинакового материала, то в некоторых примерах могут быть определены усилия на вершине каждого конического участка. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 17 для вычисления усилия (F₂) на вершине второго участка, где A₁ соответствует площади поперечного сечения первого участка колонны 110 штанг, F₁ соответствует значению усилия на первом участке колонны 110 штанг, и L₁ соответствует длине первого участка колонны 110 штанг.

[0063] Уравнение 17:

[0064] В тех примерах, в которых колонна 110 штанг является комбинированной, сумма длин всех конических участков соответствует измеренной глубине насоса (pump measured depth, PMD). Например, если колонна 110 штанг имеет три конических участка, то может быть использовано уравнение 18 для связи длин первого, второго и третьего участков колонны 110 штанг с одной стороны и измеренной глубины насоса с другой, где соответствует длине первого участка, соответствует длине второго участка, и соответствует длине третьего участка.

[0065] Уравнение 18:

[0066] В некоторых примерах вычисляют длину () третьего участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 19 для определения длины третьего участка колонны 110 штанг. Уравнение 19 представляет собой уравнение 18, переписанное для определения L₃.

[0067] Уравнение 19:

[0068] В некоторых примерах вычисляют диаметр (D₃) третьего участка колонны 110 штанг, которая является комбинированной. В некоторых примерах третий участок содержит несколько штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 20 для определения диаметра третьего участка колонны 110 штанг.

[0069] Уравнение 20:

[0070] В некоторых примерах определяют площадь (A₃) поперечного сечения третьего участка колонны 110 штанг. В некоторых примерах процессор 136 использует уравнение 21 для определения площади поперечного сечения третьего участка колонны 110 штанг.

[0071] Уравнение 21:

[0072] В некоторых примерах определяют усилие (F₃) на вершине третьего участка. Например, процессор 136 может использовать уравнение 22 для вычисления усилия на вершине третьего участка, где F₂ соответствует усилию на вершине второго участка, соответствует длине второго участка, A₃ соответствует площади поперечного сечения третьего участка колонны 110 штанг, и представляет собой плавучую плотность колонны 110 штанг.

[0073] Уравнение 22:

[0074] В некоторых примерах все конические участки колонны 110 штанг изготовлены из одинакового и/или по существу одинакового материала (например, стали). Если все конические участки колонны 110 штанг изготовлены из сходных или одинаковых материалов, и колонна 110 штанг содержит три участка, имеющих разные диаметры, может быть использовано уравнение 23 для связи площадей и длин каждого из трех конических участков колонны 110 штанг с одной стороны и веса штанг в заполненной жидкостью скважине и плавучей плотности () с другой. В контексте данного документа термин «сходные материалы» означает, что возможны некоторые изменения материала вследствие производственных допусков. В примерах, в которых колонна 110 штанг имеет более трех конических участков, уравнение 23 может быть соответствующим образом изменено.

[0075] Уравнение 23:

[0076] Существуют различные принципы проектирования колонны штанг, но в некоторых примерах используют принцип «равного напряжения» для проектирования примера колонны 110 штанг. В таких примерах значения длины конических участков выбирают таким образом, чтобы напряжения на вершинах всех конических участков колонны 110 штанг были по существу равными. В контексте данного документа выражение «по существу равные напряжения» означает, что напряжения на всех конических участках могут отличаться друг от друга приблизительно на 3%. Таким образом, в некоторых примерах могут быть использованы уравнение 24, уравнение 25 и уравнение 26 для связи усилия на вершине участка колонны 110 штанг и площади поперечного сечения этого участка с одной стороны и усилия на вершине другого участка колонны 110 штанг и площади поперечного сечения указанного другого участка колонны 110 штанг с другой. Например, уравнение 24 связывает усилие на вершине первого участка колонны 110 штанг и площадь поперечного сечения первого участка колонны 110 штанг с одной стороны и усилие на вершине второго участка колонны 110 штанг и площадь поперечного сечения второго участка колонны 110 штанг с другой. Уравнение 25 связывает усилие на вершине первого участка колонны 110 штанг и площадь поперечного сечения первого участка колонны 110 штанг с одной стороны и усилие на вершине третьего участка колонны 110 штанг и площадь поперечного сечения третьего участка колонны 110 штанг с другой. Уравнение 26 связывает усилие на вершине второго участка колонны 110 штанг и площадь поперечного сечения второго участка колонны 110 штанг с одной стороны и усилие на вершине третьего участка колонны 110 штанг и площадь поперечного сечения третьего участка колонны 110 штанг с другой.

[0077] Уравнение 24:

[0078] Уравнение 25:

[0079] Уравнение 26:

[0080] В некоторых примерах процессор 136 генерирует сообщение, содержащее размеры (например, длину и диаметр) каждого участка колонны 110 штанг. Указанное сообщение может быть использовано оператором для последующего подтверждения оценочных результатов измерения, когда оператору будут доступны фактические результаты измерения. Определенные выше размеры колонны 110 штанг используют для калибровки насосного агрегата 100.

[0081] Как только завершена калибровка насосного агрегата 100 и/или сгенерировано соответствующее сообщение, определенные выше размеры колонны 110 штанг могут быть сохранены в памяти 134 и/или использованы процессором 136 для генерирования, например, динамограммы (например, динамограммы штангового глубинного насоса, поверхностной динамограммы, динамограммы насоса и т.п.). В некоторых примерах указанные динамограммы используют во время работы насосного агрегата 100.

[0082] В некоторых примерах значения, полученные во время калибровки, используют, например, для подтверждения оператором введенных значений или других данных. Например, для подтверждения точности числовых значений, введенных оператором, значения размеров первого, второго и третьего участков колонны 110 штанг могут быть сравнены с помощью процессора 136 с соответствующими значениями, введенными в процессор 136 через интерфейс В/В 132, для того, чтобы оператор определил, не превышен ли пороговый уровень значениями, введенными оператором. В случае превышения порогового уровня указанными значениями, пример процессора 136 может инициировать отображение предупреждения, например, посредством устройства В/В 132, или осуществить оповещение иным образом. Таким образом, примеры, раскрытые в данном документе, могут использоваться для подтверждения точности значений, введенных оператором, и/или значения, определенные с использованием примеров, раскрытых в данном документе, могут использоваться для калибровки насосного агрегата 100 и/или контроллера 130 штангового глубинного насоса.

[0083] Хотя на фиг. 1 показан пример осуществления насосного агрегата 100, один или более элементов, процессов и/или устройств, показанных на фиг. 1, могут быть объединены, разделены, перегруппированы, опущены, исключены и/или осуществлены любым другим способом. Кроме того, пример процессора 136, пример устройства В/В 132, пример памяти 134 и/или, в более общем смысле, пример контроллера 130 штангового глубинного насоса по фиг. 1 могут быть осуществлены с использованием аппаратных средств, программного обеспечения, микропрограммного обеспечения и/или любой комбинации аппаратных средств, программного обеспечения и микропрограммного обеспечения. Таким образом, любое из следующего: пример процессора 136, пример устройства В/В 132, пример памяти 134 и/или, в более общем смысле, пример контроллера 130 штангового глубинного насоса, может быть осуществлено с помощью одного или более из следующего: схема (схемы), программируемый процессор (процессоры), специализированная интегральная микросхема (микросхемы) (application specific integrated circuit, ASIC), программируемое логическое устройство (устройства) (programmable logic device, (PLD) и/или программируемое потребителем логическое устройство (устройства) (field programmable logic device, (FPLD) и т.п. При прочтении в данном патенте любого из относящихся к устройству или системе пунктов формулы изобретения, предназначенных для полного охвата осуществления программного обеспечения и/или микропрограммного обеспечения, следует понимать, что по меньшей мере одно из следующего: пример процессора 136, пример устройства В/В 132, пример памяти 134 и/или, в более общем смысле, пример контроллера 130 штангового глубинного насоса, явным образом определено в данном документе как содержащее материальное машиночитаемое устройство для хранения данных или диск для хранения данных, такие как память, DVD, CD, Blu-Ray и т.п., хранящие программное обеспечение и/или микропрограммное обеспечение. Более того, пример насосного агрегата 100 по фиг. 1 может содержать один или более элементов, процессов и/или устройств, в дополнение или вместо тех, которые показаны на фиг. 3, и/или он может содержать более чем одно из каких-либо или из всех изображенных элементов, процессов и устройств.

[0084] Блок-схема, представляющая пример способа 200, который может использоваться для осуществления насосного агрегата 100 по фиг. 1, показана на фиг. 2. В этом примере способ 200 может быть осуществлен с использованием машиночитаемых команд, которые включают в себя программу для выполнения процессором, таким как процессор 312, показанный в виде примера процессорной платформы 300, описанной ниже со ссылками на фиг. 3. Указанная программа может быть встроена в программное обеспечение, хранящееся на материальном компьютерочитаемом носителе для хранения данных, таком как CD-ROM, гибкий диск, накопитель на жестком диске, цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-Ray или память, связанном с процессором 312, однако вся указанная программа и/или ее части могут, в качестве альтернативы, выполняться устройством, отличным от процессора 312, и/или быть встроенными в микропрограммное обеспечение или специализированные аппаратные средства. Кроме того, хотя пример программы описан со ссылками на блок-схему, показанную на фиг. 2, в качестве альтернативы могут использоваться многие другие способы осуществления примера насосного агрегата 100. Например, может быть изменен порядок выполнения блоков и/или некоторые описанные блоки могут быть изменены, исключены или объединены.

[0085] Как упоминалось выше, пример способа 200 по фиг. 2 может быть осуществлен с помощью кодированных команд (например, компьютерочитаемых и/или машиночитаемых команд), хранящихся на материальном компьютерочитаемом носителе для хранения данных, таком как накопитель на жестком диске, флэш-память, постоянная память (ROM), компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), кэш-память, оперативная память (RAM) и/или любое другое устройство для хранения данных или диск для хранения данных, информация на котором хранится в течение любого промежутка времени (например, в течение продолжительных периодов времени, постоянно, в течение коротких периодов времени, для временной буферизации и/или для кэширования информации). Используемый в данном документе термин «материальный компьютерочитаемый носитель для хранения данных» определен явным образом для включения любого типа машиночитаемого устройства для хранения данных и/или диска для хранения данных и для исключения распространения сигналов. Используемые в данном документе термины «материальный компьютерочитаемый носитель для хранения данных» и «материальный машиночитаемый носитель для хранения данных» используются взаимозаменяемым образом. Также или в качестве альтернативы, пример процессов по фиг. 2 может быть осуществлен с использованием кодированных команд (например, компьютерочитаемых и/или машиночитаемых команд), хранящихся на энергонезависимом компьютерочитаемом и/или машиночитаемом носителе, таком как накопитель на жестком диске, флэш-память, постоянная память, компакт-диск, цифровой универсальный диск, кэш-память, оперативная память и/или любое другое устройство для хранения данных или диск для хранения данных, на которых информация хранится в течение любого промежутка времени (например, в течение продолжительных периодов времени, постоянно, в течение коротких периодов времени, для временной буферизации и/или для кэширования информации). Используемый в данном документе термин «энергонезависимый компьютерочитаемый носитель» в явной форме определен для включения любого типа компьютерочитаемого устройства или диска и для исключения распространения сигналов. В контексте данного документа, когда выражение «по меньшей мере» используется в качестве переходного термина в вводной части к формуле изобретения, оно является неограничивающим в той же степени, в которой является неограничивающим термин «содержащий».

[0086] Пример способа 200 по фиг. 2 начинается с того, что инициируют процесс калибровки (блок 202), например, путем вставки колонны 110 штанг внутрь насоса 102 насосного агрегата 100 и нажатия клавиши или приведения в действие физического объекта (например, рычага) для инициирования выполнения процесса калибровки процессором 130 штангового глубинного насоса. В некоторых примерах, во время инициирования процесса калибровки оператор вводит значения, используемые в процессе калибровки, такие как размеры насоса, размеры штанг колонны 110 штанг и т.п. Выполняют оценку значения глубины насоса (блок 204) с использованием, например, процессора 136 для оценки или вычисления глубины насоса насосного агрегата 100, и/или путем приема входного сигнала от оператора с помощью устройства В/В 132. Определяют обозначение типа колонны штанг (блок 206) с использованием, например, процессора 136 и/или путем приема входного сигнала от оператора с помощью устройства В/В 132.

[0087] Выполняют проверки клапанов (блок 208) с использованием, например, контроллера 130 и/или датчика 128 для выполнения проверки (проверок) неподвижного клапана и проверки (проверок) подвижного клапана. На основе результатов проверок клапанов, определяют значения нагрузки по утечке (блок 210) с использованием, например, датчика 128, расположенного на насосном агрегате 100 вблизи колонны 110 штанг для измерения значений нагрузки по утечке во время проверок клапанов. В некоторых примерах датчик 128 вводит значения нагрузки по утечке в процессор 136 через устройство В/В 132.

[0088] На основе значений нагрузки по утечке определяют значение остаточного трения (блок 212) с использованием, например, контроллера 130, процессора 136 и/или уравнения 1. Определяют вес штанг в заполненной жидкостью скважине на основе определенных выше значений нагрузки по утечке и значения остаточного трения (блок 214) с использованием, например, контроллера 130, процессора 136, уравнения 2 и/или уравнения 3. В некоторых примерах определяют уточненный вес штанг в заполненной жидкостью скважине путем вычитания оценочных значений веса других компонентов системы (например, полированного штока и т.п.) с использованием, например, уравнения 4. В некоторых примерах вычисляют плавучую плотность колонны 110 штанг на основе веса штанг в заполненной жидкостью скважине и параметров штанг, указанных, например, производителем штанг, и/или с использованием уравнения 5 и уравнения 6.

[0089] Определяют значение параметра диаметра штанг на основе оценочного значения глубины насоса, веса штанг в заполненной жидкостью скважине и плавучей плотности (блок 216) с использованием, например, контроллера 130 штангового глубинного насоса, процессора 136 и/или уравнения 7. На основе значения параметра диаметра штанг определяют оценочное значение диаметра штанг (блок 218) с использованием, например, контроллера 130 штангового глубинного насоса, процессора 136 и/или уравнения 8 для округления с понижением параметра диаметра штанг, например, до ближайшей 1/8 дюйма.

[0090] Определяют, связано ли обозначение колонны штанг с тем, что колонна штанг является комбинированной (блок 220), на основе, например, входных данных, введенных оператором с помощью устройства В/В 132. Если колонна 110 штанг обозначена как комбинированная колонна штанг, эта колонна 110 штанг может иметь три конических участка. Если колонна 110 штанг обозначена как колонна штанг постоянного диаметра, все штанги в колонне 110 штаг имеют, например, одинаковый или близкий диаметр.

[0091] Если колонна штанг обозначена как комбинированная колонна штанг, оценивают или определяют первое значение усилия на первом участке колонны 110 штанг (блок 222) с использованием, например, веса штанг в заполненной жидкостью скважине, глубины насоса, площади поперечного сечения насоса, плотности текучей среды в трубопроводе и/или уравнения 10. На основе первого значения усилия и значения диаметра штанг, определяют первую длину, представляющую собой длину первого участка колонны 110 штанг (блок 224), с использованием, например, процессора 136, первого значения усилия и/или уравнения 11. На основе значения диаметра штанг определяют первый диаметр, представляющий собой диаметр первого участка колонны 110 штанг (блок 226), с использованием, например, процессора 136, первой длины и/или уравнения 12.

[0092] На основе первого значения усилия и значения диаметра штанг определяют вторую длину, представляющую собой длину второго участка колонны 110 штанг (блок 228), с использованием, например, процессора 136, первого значения усилия, значения диаметра и/или уравнения 14. На основе значения диаметра штанг определяют второй диаметр, представляющий собой диаметр второго участка колонны 110 штанг (блок 230), с использованием, например, процессора 136, второй длины и/или уравнения 15. Если колонна 110 штанг имеет три конических участка, диаметр второго участка колонны 110 штанг представляет собой, например, номинальный диаметр, вычисленный с помощью уравнения 8.

[0093] На основе значения глубины насоса определяют третью длину, представляющую собой длину третьего участка колонны 110 штанг (блок 232), с использованием, например, процессора 136 и/или уравнения 19. На основе значения диаметра штанг определяют третий диаметр, представляющий собой диаметр третьего участка колонны 110 штанг (блок 234), с использованием, например, процессора 136, длина третьего конического участка и/или уравнения 20.

[0094] Если обозначение колонны штанг относится не к комбинированной колонне штанг, а к колонне штанг постоянного диаметра, то на основе глубины насоса определяют четвертую длину, представляющую собой длину колонны 110 штанг (блок 238), с использованием, например, процессора 136, глубины насоса и/или уравнения 9. На основе значения диаметра штанг определяют четвертый диаметр, представляющий собой диаметр колонны 110 штанг, имеющей постоянный диаметр (блок 238), с использованием, например, процессора 136 и/или номинального диаметра, определяемого в уравнении 8.

[0095] В некоторых примерах определяют площадь поперечного сечения колонны 110 штанг и/или каждого участка колонны 110 штанг на основе диаметра (диаметров) колонны 110 штанг (блок 239). В некоторых примерах определяют площадь поперечного сечения штанг на первом, втором и третьем участках с помощью процессора 136 с использованием уравнения 13, уравнения 16 и уравнения 21 соответственно. В других примерах, например таких, в которых колонна 110 штанг выполнена в виде колонны штанг постоянного диаметра, определяют площадь поперечного сечения с помощью, например, уравнения 16. В некоторых примерах процессор 136 генерирует сообщение о размерах колонны 110 штанг.

[0096] После того, как определены размеры колонны 110 штанг, приводят в действие насосный агрегат 100 (блок 240). На основе результатов работы насоса и/или размеров насоса определяют значения параметров для насоса 102 (блок 242) с использованием, например, процессора 136. Вычисляют рабочую характеристику насоса на основе указанных значений параметров и определенного ранее диаметра (диаметров) колонны штанг (блок 244) с использованием, например, процессора 136. The processor 136 then determines if the pumping operation should end (block 246). Затем процессор 136 определяет, должна ли быть завершена операция откачки (блок 246). Если операция откачки не должна быть завершена, возвращаются к блоку 240 способа. Если операция откачки должна быть завершена, процессор 136 определяет, должен ли быть заново откалиброван насосный агрегат 100 (блок 248). Если насосный агрегат 100 должен быть заново откалиброван, возвращаются к блоку 202 способа. Если насосный агрегат 100 не должен быть заново откалиброван, завершают выполнение способа.

[0097] На фиг. 3 показана блок-схема примера процессорной платформы 300, способной выполнять команды на осуществление способа 200 по фиг. 2 и на осуществление примера насосного агрегата 100 по фиг. 1. Процессорная платформа 300 может представлять собой, например, сервер, персональный компьютер, мобильное устройство (например, сотовый телефон, смартфон или планшет, такой как iPad^TM), карманный персональный компьютер (personal digital assistant, PDA), устройство для доступа к Интернету, устройство воспроизведения DVD, устройство воспроизведения CD, цифровое видеозаписывающее устройство, устройство воспроизведения Blu-Ray, игровую приставку, персональное видеозаписывающее устройство, декодер каналов кабельного телевидения и любые другие типы вычислительных устройств.

[0098] Процессорная платформа в проиллюстрированном примере содержит процессор 312. Процессор 312 в проиллюстрированном примере представляет собой аппаратные средства. Например, процессор 312 может быть выполнен на одной или более интегральных схемах, логических схемах, микропроцессорах или контроллерах, относящихся к любому требуемому семейству или производителю.

[0099] Процессор 312 в проиллюстрированном примере содержит локальную память 313 (например, кэш-память). Процессор 312 в проиллюстрированном примере имеет связь с основной памятью, содержащей энергозависимую память 314 и энергонезависимую память 316, через шину 318. Энергозависимая память 314 может быть осуществлена с помощью синхронной динамической оперативной памяти (Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM), динамической оперативной памяти (DRAM), усовершенствованной динамической оперативной памяти с внутренней шиной от компании Rambus (RAMBUS Dynamic Random Access Memory, RDRAM) и/или оперативного запоминающего устройства любого другого требуемого типа. Энергонезависимая память 316 может быть выполнена в виде флэш-памяти и/или запоминающего устройства любого другого требуемого типа. Управление доступом к основной памяти 314, 316 осуществляется контроллером памяти.

[00100] Процессорная платформа 300 в проиллюстрированном примере содержит также интерфейсную схему 320. Интерфейсная схема 320 может быть осуществлена согласно любому интерфейсному стандарту, такому как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (universal serial bus, USB) и/или последовательный интерфейс периферии PCI Express.

[00101] В проиллюстрированном примере к интерфейсной схеме 320 подключены одно или более устройств 322 ввода. Устройство (устройства) 322 ввода обеспечивают возможность ввода пользователем данных и команд в процессор 312. Устройство (устройства) ввода могут быть выполнены в виде датчика звука, микрофона, камеры (фотоаппарата или видеокамеры), клавиатуры, мыши, сенсорного экрана, сенсорного планшета, шарового указателя, манипулятора Isopoint Control и/или системы распознавания речи.

[00102] Кроме того, к интерфейсной схеме 320 в проиллюстрированном примере подключены одно или более устройств 324 вывода. Устройства 324 вывода могут быть осуществлены с помощью, например, устройств индикации (например, светодиода (light emitting diode, LED)), органического светодиода (organic light emitting diode, OLED), жидкокристаллического дисплея, дисплея на электронно-лучевой трубке (CRT), сенсорного экрана, светодиода (LED) принтера и/или динамиков). Таким образом, интерфейсная схема 320 в проиллюстрированном примере обычно содержит карту графического драйвера.

[00103] Интерфейсная схема 320 в проиллюстрированном примере содержит также устройство связи, такое как передатчик, приемник, приемопередатчик, модем и/или карту сетевого интерфейса для облегчения обмена данными с внешними устройствами (например, вычислительными устройствами любого типа) через сеть 326 (например, Ethernet-соединение, цифровую абонентскую линию (digital subscriber line, DSL), телефонную линию, коаксиальный кабель, сотовую телефонную систему и т.п.).

[00104] Процессорная платформа 300 в проиллюстрированном примере содержит также одно или более запоминающих устройств 328 большой емкости для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры таких запоминающих устройств 328 большой емкости включают в себя накопители на гибких дисках, накопители на жестких дисках, накопители на компакт-дисках, накопители на дисках Blu-Ray, системы RAID и накопители на цифровых универсальных дисках (DVD).

[00105] Кодированные команды 332 для осуществления способа по фиг. 2 могут храниться в запоминающем устройстве 328 большой емкости, энергозависимой памяти 314, энергонезависимой памяти 316 и/или съемном материальном компьютерочитаемом носителе для хранения данных, таком как CD или DVD.

[00106] Из вышесказанного очевидно, что раскрытые выше способы, устройство и промышленные изделия повышают эффективность, с которой могут быть откалиброваны насосные агрегаты при вставке колонны штанг. Кроме того, благодаря использованию примеров, раскрытых в данном документе, для операторов и технических специалистов обеспечивается возможность калибровки контроллеров без необходимости доступа к размерам колонны штанг, которые (размеры) не всегда могут быть легкодоступны. Помимо этого, примеры, раскрытые в данном документе, обеспечивают возможность подтверждения любых введенных размеров техническими специалистами или операторами.

[00107] Пример способа включает в себя этапы, на которых получают начальные значения, относящиеся к насосному агрегату; на основе указанных начальных значений определяют параметры, включающие в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и вес штанг в заполненной жидкостью скважине; и на основе указанных одного или более начальных значений и параметров вычисляют один или более размеров колонны штанг, которые (размеры) будут использоваться для определения рабочей характеристики насосного агрегата.

[00108] В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором осуществляют калибровку насосного агрегата на основе указанных одного или более размеров. В некоторых примерах значение нагрузки по утечке представляет собой первое значение нагрузки по утечке, и способ также включает в себя этап, на котором определяют второе значение нагрузки по утечке, причем этап определения первого и второго значений нагрузки по утечке включает в себя выполнение одной или более проверок клапанов. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором определяют обозначение колонны штанг, связанное с комбинированной колонной штанг или с колонной штанг постоянного диаметра. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе указанного обозначения колонны штанг вычисляют указанные одно или более начальных значений и указанные один или более параметров или значение усилия на первом участке комбинированной колонны штанг. В некоторых таких примерах способ включает в себя этап, на котором на основе указанных одного или более начальных значений и указанных одного или более параметров определяют один или более размеров первого участка комбинированной колонны штанг, которые (размеры) включают в себя диаметр первого участка или длину первого участка. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором приводят в действие насос для определения значений одного или более рабочих параметров насоса, связанных с определением рабочей характеристики насоса. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором генерируют сообщение об указанных одном или более размерах колонны насосных штанг. В некоторых таких примерах способ включает в себя этап, на котором определяют вес штанг в заполненной жидкостью скважине на основе указанных значений нагрузки по утечке и остаточного трения.

[00116] Еще один пример способа включает в себя этапы, на которых на основе результатов проверок клапанов определяют значение нагрузки по утечке для насосного агрегата и значение остаточного трения для насосного агрегата; на основе значения утечки по нагрузке и значения остаточного трения определяют значение веса штанг в заполненной жидкостью скважине для колонны штанг насосного агрегата; и на основе значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине и значения глубины насоса определяют оценочное значение диаметра колонны штанг, которое будет использоваться для определения рабочей характеристики насосного агрегата или для подтверждения точности значений, полученных с помощью контроллера штангового глубинного насоса.

[00110] В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором вводят обозначение колонны штанг, связанное с комбинированной колонной штанг или с колонной штанг постоянного диаметра. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором определяют первое значение усилия, представляющее собой значение усилия на первом участке колонны штанг. В некоторых примерах указанное первое значение усилия определяют на основе одного или более из следующего: оценочное значение диаметра штанг, вес штанг в заполненной жидкостью скважине, значение глубины насоса и значение остаточного трения. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе первого значения усилия и оценочного значения диаметра штанг определяют первую длину, представляющую собой длину первого участка. В некоторых таких примерах способ включает в себя этап, на котором на основе первого значения усилия и оценочного значения диаметра штанг определяют вторую длину, представляющую собой длину второго участка колонны штанг. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе первой длины первого участка и второй длины второго участка определяют третью длину, представляющую собой длину третьего участка колонны штанг. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе оценочного значения диаметра штанг определяют первый диаметр, представляющий собой диаметр первого участка колонны штанг. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе оценочного значения диаметра штанг определяют второй диаметр, представляющий собой диаметр второго участка колонны штанг. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе оценочного значения диаметра штанг определяют третий диаметр, представляющий собой диаметр третьего участка колонны штанг. В некоторых примерах способ включает в себя этап, на котором на основе значения глубины насоса определяют длину колонны штанг и на основе оценочного значения диаметра штанг определяют диаметр колонны штанг.

[00111] Пример материального машиночитаемого устройства для хранения данных или диска для хранения данных содержит машиночитаемые команды, которые при их выполнении инициируют осуществление процессором по меньшей мере одного из следующего: получение начальных значений, относящихся к насосному агрегату; определение параметров на основе указанных начальных значений, причем указанные параметры включают в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и вес штанг в заполненной жидкостью скважине; и вычисление, на основе указанных одного или более начальных значений и определенных ранее параметров, одного или более размеров колонны штанг, которые будут использоваться для определения рабочей характеристики насосного агрегата или для подтверждения точности значений, полученных контроллером штангового глубинного насоса.

[00112] В некоторых примерах указанные команды инициируют калибровку процессором насосного агрегата на основе указанных одного или более размеров. В некоторых примерах указанные команды инициируют генерирование процессором сообщения об указанных одном или более размерах колонны штанг.

[00113] Пример устройства содержит насосный агрегат для перемещения колонны штанг; и контроллер штангового глубинного насоса, содержащий процессор для следующего: получение начальных значений, относящихся к насосному агрегату; определение параметров на основе указанных начальных значений, причем указанные параметры включают в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и вес штанг в заполненной жидкостью скважине; и вычисление одного или более размеров колонны штанг, которые (размеры) будут использоваться для калибровки насосного агрегата, для определения рабочей характеристики насосного агрегата или для подтверждения точности значений, полученных контроллером штангового глубинного насоса.

[00114] Еще один пример устройства содержит корпус и процессор, расположенный внутри корпуса и предназначенный для следующего: получение значения глубины насоса; выполнение проверок клапанов; определение, на основе результатов указанных проверок клапанов, значения нагрузки по утечке для насосного агрегата и значения остаточного трения для насосного агрегата; определение, на основе значения нагрузки по утечке и значения остаточного трения, значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине для колонны штанг насосного агрегата; и определение, на основе значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине и значения глубины насоса, оценочного значения диаметра штанг для колонны штанг, причем это оценочное значение диаметра штанг или связанное с ним значение будет использоваться для калибровки насосного агрегата или для подтверждения точности значений в контроллере штангового глубинного насоса.

[00115] В некоторых примерах процессор предназначен для определения обозначения колонны штанг, связанного с комбинированной колонной штанг или с колонной штанг постоянного диаметра. В некоторых примерах процессор предназначен для получения диаметра участка колонны штанг на основе оценочного значения диаметра штанг. В некоторых примерах процессор предназначен для определения второго размера колонны штанг, включающего в себя длину, на основе оценочного значения диаметра штанг и значения глубины насоса.

[00116] Хотя в данном документе были раскрыты лишь некоторые примеры способов, устройств и промышленных изделий, объем охвата данного патента не ограничивается ими. Напротив, данный патент охватывает все способы, устройства и промышленные изделия, явно находящиеся в рамках объема формулы изобретения в данном патенте.

Группа изобретений относится в целом к штанговым глубинным насосам и, более конкретно, к способам и устройству для калибровки контроллеров штанговых глубинных насосов. Способ включает на основе полученных результатов проверок клапанов определение значения нагрузки по утечке для насосного агрегата и значения остаточного трения для указанного насосного агрегата. На основе указанных начальных значений определяют параметры, включающие в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и значение веса штанг в заполненной жидкостью скважине. На основе одного или более указанных начальных значений и указанных параметров вычисляют один или более размеров колонны штанг, причем указанные один или более размеров предназначены для использования с целью определения рабочей характеристики насосного агрегата. Заявленная группа изобретений также относится к материальному машиночитаемому устройству для хранения данных или диску для хранения данных, содержащим машиночитаемые команды, которые при их выполнении инициируют осуществление процессором калибровки насосного агрегата. Техническим результатом является повышение эффективности калибровки насосных агрегатов. 5 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ калибровки насосного агрегата, согласно которому:

получают начальные значения, относящиеся к насосному агрегату;

на основе указанных начальных значений определяют параметры, включающие в себя по меньшей мере одно из следующего:

значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и значение веса штанг в заполненной жидкостью скважине; и

на основе одного или более указанных начальных значений и указанных параметров вычисляют один или более размеров колонны штанг, причем указанные один или более размеров предназначены для использования с целью определения рабочей характеристики насосного агрегата.

2. Способ по п. 1, также включающий в себя этап, на котором выполняют калибровку насосного агрегата на основе указанных одного или более размеров.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому значение нагрузки по утечке представляет собой первое значение нагрузки по утечке, и способ также включает в себя этап, на котором определяют второе значение нагрузки по утечке, причем определение первого и второго значений нагрузки по утечке включает в себя выполнение одной или более проверок клапанов.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором определяют обозначение колонны штанг, связанное с комбинированной колонной штанг или с колонной штанг постоянного диаметра.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе указанного обозначения колонны штанг вычисляют указанные одно или более начальных значений и указанные один или более параметров или значение усилия на первом участке комбинированной колонны штанг.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе указанных одного или более начальных значений и указанных одного или более параметров определяют один или более размеров для первого участка комбинированной колонны штанг, причем указанные один или более размеров включают в себя диаметр первого участка или длину первого участка.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором генерируют сообщение об указанных одном или более размерах колонны насосных штанг.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому вес штанг в заполненной жидкостью скважине определяют на основе значений нагрузки по утечке и остаточного трения.

9. Способ калибровки насосного агрегата, согласно которому:

на основе результатов проверок клапанов определяют значение нагрузки по утечке для насосного агрегата и значение остаточного трения для указанного насосного агрегата;

на основе значения нагрузки по утечке и значения остаточного трения определяют значение веса штанг в заполненной жидкостью скважине для колонны штанг насосного агрегата и

на основе значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине и значения глубины насоса определяют оценочное значение диаметра штанг для колонны штанг, которое предназначено для использования с целью определения рабочей характеристики насоса или для подтверждения точности значений, полученных с помощью контроллера штангового глубинного насоса.

10. Способ по п. 9, также включающий в себя этап, на котором определяют обозначение колонны штанг, связанное с комбинированной колонной штанг или с колонной штанг постоянного диаметра.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором определяют первое значение усилия, представляющее собой значение усилия на первом участке колонны штанг.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, согласно которому первое значение усилия определяют на основе одного или более из следующего: оценочное значение диаметра штанг, вес штанг в заполненной жидкостью скважине, значение глубины насоса и значение остаточного трения.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе первого значения усилия и оценочного значения диаметра штанг определяют первую длину, представляющую собой длину первого участка колонны штанг.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе первого значения усилия и оценочного диаметра штанг определяют вторую длину, представляющую собой длину второго участка колонны штанг.

15. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе первой длины, представляющей собой длину первого участка, и второй длины, представляющей собой длину второго участка, определяют третью длину, представляющую собой длину третьего участка колонны штанг.

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе оценочного значения диаметра штанг определяют первый диаметр, представляющий собой диаметр первого участка колонны штанг.

17. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе оценочного значения диаметра штанг определяют второй диаметр, представляющий собой диаметр второго участка колонны штанг.

18. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этап, на котором на основе оценочного значения диаметра штанг определяют третий диаметр, представляющий собой диаметром третьего участка колонны штанг.

19. Способ по любому из предыдущих пунктов, также включающий в себя этапы, на которых определяют длину колонны штанг на основе значения глубины насоса и определяют диаметр колонны штанг на основе оценочного значения диаметра штанг.

20. Материальное машиночитаемое устройство для хранения данных или диск для хранения данных, содержащее или содержащий машиночитаемые команды, которые при их выполнении инициируют осуществление процессором калибровки насосного агрегата посредством по меньшей мере следующего:

получение начальных значений, относящихся к насосному агрегату;

определение, на основе указанных начальных значений, параметров, включающих в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и вес штанг в заполненной жидкостью скважине; и

вычисление, на основе одного или более указанных начальных значений или указанных параметров, одного или более размеров колонны штанг, причем указанные один или более размеров предназначены для использования с целью определения рабочей характеристики насосного агрегата или для подтверждения точности значений, полученных с помощью контроллера штангового глубинного насоса.

21. Материальное машиночитаемое устройство для хранения данных или диск для хранения данных по п. 20, в котором машиночитаемые команды при их выполнении инициируют осуществление процессором калибровки насосного агрегата на основе указанных одного или более размеров.

22. Материальное машиночитаемое устройство для хранения данных или диск для хранения данных по п. 20 или 21, в котором машиночитаемые команды при их выполнении инициируют генерирование процессором сообщения об указанных одном или более размерах колонны штанг.

23. Устройство для калибровки насосного агрегата, содержащее:

насосный агрегат для перемещения колонны штанг и контроллер колонны штанг, содержащий процессор, предназначенный для следующего:

получение начальных значений, относящихся к насосному агрегату;

определение, на основе указанных начальных значений, параметров, включающих в себя по меньшей мере одно из следующего: значение нагрузки по утечке, значение остаточного трения и вес штанг в заполненной жидкостью скважине; и

вычисление, на основе указанных одного или более начальных значений и указанных параметров, одного или более размеров колонны штанг, причем указанные один или более размеров предназначены для использования с целью калибровки насосного агрегата, определения рабочей характеристики насоса или подтверждения точности значений, полученных с помощью контроллера колонны штангового глубинного насоса.

24. Устройство для калибровки насосного агрегата, содержащее:

корпус и

процессор, расположенный в корпусе и предназначенный для следующего:

получение значения глубины насоса;

выполнение проверок клапанов;

определение, на основе результатов проверок клапанов, значения нагрузки по утечке для насосного агрегата и значения остаточного трения для насосного агрегата;

определение, на основе значения нагрузки по утечке и значения остаточного трения, значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине для колонны штанг насосного агрегата; и

определение, на основе значения веса штанг в заполненной жидкостью скважине и значения глубины насоса, оценочного значения диаметра штанг колонны штанг или связанного значения, предназначенного для использования с целью калибровки насосного агрегата или для подтверждения точности значений в контроллере штангового глубинного насоса.

25. Устройство по п. 24, в котором процессор предназначен для определения обозначения колонны штанг, связанного с комбинированной колонной штанг или с колонной штанг постоянного диаметра.

26. Устройство по п. 24 или 25, в котором процессор предназначен для определения диаметра участка колонны штанг на основе оценочного значения диаметра штанг.

27. Устройство по любому из пп. 24-26, в котором процессор предназначен для определения второго размера колонны штанг, включающего в себя длину, на основе оценочного значения диаметра штанг и значения глубины насоса.