Устройство для контроля работы станка-качалки Российский патент 2024 года по МПК E21B47/09 G05G15/04 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для контроля за работой добывающих скважин.

Известна телемеханическая система контроля и управления удаленными объектами (патент RU № 2455768, МПК Н04H 60/76, опубл 10.07.2012 Бюл. № 19), содержащая удаленные объекты, контроллеры телеуправления с интегрированными модемами GSM GPRS, каналы периферийной связи, антенно-фидерные устройства контроллеров телеуправления, GSM GPRS- каналы приемопередачи данных с использованием программного протокола на основе стека TCP/IP, антенно-фидерные устройства мобильного оператора, GSM GPRS-сервер мобильного оператора связи, сервер сбора данных и управления, выделенный Internet-сервер со статическим IP-адресом, автоматизированные рабочие места, причем в ее состав также входят комплекс серверных программных средств, Internet-канал связи, обеспечивающий обмен данными между GSM GPRS сервером мобильного оператора связи, сервером сбора данных и управления и автоматизированными рабочими местами, при этом:

сервер сбора данных и управления функционально совмещен с выделенным Internet-сервером со статическим IP-адресом, с получением единого сервера телемеханики;

комплекс серверных программных средств установлен на едином сервере телемеханики и реализован средствами Web-программирования;

комплекс серверных программных средств состоит из подпрограммы приемопередачи и подпрограммы визуализации, обработки, хранения данных.

Основным недатском данной системы является сложность в изготовлении, обслуживании, энергозатратность и низкая надежность из-за наличия большого количества сложных, точно настраиваемых как по электронной, так и по программной частям элементов, при этом потребляющих большое количество электрической энергии.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для диагностики состояния эксплуатационных скважин (патент RU № 2148709, МПК E21B 47/00, опубл 10.05.2000 Бюл. № 13), оборудованных глубинно-насосными установками, включающее датчик усилия, датчик положения, взаимодействующий с полированным штоком насоса, и блок регистрации и преобразования сигналов, связанный с датчиками, причем датчик усилия выполнен в виде жесткой удлиненной пластины неравномерного сечения по длине с уменьшенным не менее чем в 10 раз сечением в центральной части, на указанном участке которой жестко укреплено тензосопротивление, при этом высота центральной части пластины выполнена в 1,5 раза больше длины тензосопротивления, пластина датчика усилия на концевых участках жестко укреплена на полированном штоке параллельно его продольной оси, датчик положения выполнен в виде конечного выключателя и установлен на полированном штоке с возможностью осевого перемещения, а блок регистрации и преобразования сигналов выполнен с возможностью формирования временной синусоидальной развертки, заданной датчиком положения.

Недостатками данного устройства являются сложность в изготовлении, обслуживании и низкая надежность из-за наличия большого количества сложных, точно настраиваемых элементов, а также необходимость доступа для снятия данных к блоку регистрации и преобразования сигналов, находящемуся непосредственно у добывающей скважины со станком-качалкой, что затруднено в зимний период из-за снега и период распутицы.

Техническим результатом предлагаемого устройства для контроля работы станка-качалки является создание простой и надежной в изготовлении и обслуживании конструкции из-за применения простых конструктивных элементов с возможностью удаленного визуального контроля за работой стана-качалки.

Техническим решением является устройство для контроля работы станка-качалки, включающее датчик положения, источник электрического питания и блок регистрации сигналов, связанный с датчиком положения.

Новым является то, что датчик положения изготовлен в виде герметичного токопроводящего полого корпуса с днищем, выполненного с возможностью крепления на балансире станка-качалки, заполненного незамерзающей жидкостью и перекрытого токопроводящей пробкой, изолированной от корпуса диэлектрической гильзой, внутри корпуса размещен груз в диэлектрической оболочке, соединенный токопроводящей пружиной растяжения с пробкой и выполненный с возможностью взаимодействия с днищем корпуса в нижней или верхней мертвой точке балансира, а блок регистрации сигналов выполнен в виде источника света, электрически соединяющего днище корпуса с пробкой через последовательно установленный источник электрического питания.

Новым является также то, что источник электрического питания изготовлен в виде аккумулятора, ветрогенератора и/или солнечных панелей.

Новым является также то, что аккумулятор источника электрического питания заключён теплоизоляционный короб с нагревательными элементами, питающимися от аккумулятора для поддержания положительной температуры.

На чертеже изображен датчик положения в разрезе, совмещенный с электрической схемой устройства.

Устройство для контроля работы станка-качалки включает в себя датчик положения 1, источник электрического питания 2 и блок регистрации сигналов в виде источника света 3 (лампы, фонаря, прожектора или т.п.), связанный с датчиком положения 1. Датчик положения 1 изготовлен в виде герметичного токопроводящего полого корпуса 4 с днищем 5, выполненного с возможностью крепления (хомутами, болтами с гайками, зажимами, сваркой или т.п.) на балансире станка-качалки (не показаны), заполненного незамерзающей жидкостью (тосол, антифриз, масло 0W40 или т.п.) и перекрытого токопроводящей пробкой 6, изолированной от корпуса 4 диэлектрической гильзой 7. Внутри корпуса 1 размещен груз 8 в диэлектрической оболочке 9 (для исключения взаимодействия с корпусом 4), соединенный токопроводящей пружиной 10 растяжения с пробкой 6 и выполненный с возможностью взаимодействия с днищем 5 корпуса 4 в нижней или верхней мертвой точке балансира в зависимости от положения фиксации корпуса 4 на балансире станка-качалки за счет подбора длины пружины 10. Источник света 3 электрически соединяет (электрическим кабелем, проводом или т.п.) корпус 4 с пробкой 6 через последовательно установленный источник электрического питания 2.

Для увеличения автономности работы устройства на удаленных объектах источник электрического питания 2 может быть изготовлен в виде аккумулятора, ветрогенератора и/или солнечных панелей. На виды источников электрического питания 2, конструкцию и способы соединения авторы не претендуют, так как это известно из открытых источников.

Аккумулятор источника электрического питания 2 работает за счет протекающей внутри его химической реакции, которая наиболее эффективна при положительных температурах. Для поддержания положительной температуры вокруг аккумулятора его рекомендуется помещать теплоизоляционный короб с нагревательными элементами (не показаны), питающимися от аккумулятора, например, через датчик температуры (не показан) помещенный внутри короба. На виды теплоизоляционный короб с нагревательными элементами, конструкцию и способы реализации процесса авторы не претендуют, так как это известно из открытых источников.

Конструктивные элементы, технологические соединения, уплотнения или т.п., не влияющие на объяснение работоспособности устройства на чертеже не показаны или показаны условно.

Устройство для контроля работы станка-качалки работает следующим образом.

Предварительно оправляют угол наклона балансира станка-качалки в верхней или нижней мертвой точке. В лабораторных условиях или с мастерских собирают датчик положения 1, для чего в корпус 4 с днищем 5 вставляют с пружиной 10 и пробкой 6 груз 8 в диэлектрической оболочке 9 для исключения их взаимодействия с корпусом 4 и замыкания электрической цепи. После чего заполняют корпус 4 незамерзающей жидкостью. Подбором длины пружины 10 добиваются взаимодействия груза 8 с днищем 5 при определенном угле наклона балансира станка-качалки в верхней или нижней мертвой точке. После подбора длины пружины 10 корпус 4 герметично закрывают пробкой 6, изолированной от корпуса 4 диэлектрической гильзой 7 для исключения их взаимодействия и замыкания электрической цепи. Такая конструкция датчика положения 1 очень надежна, так как практически не подвергается коррозии изнутри.

Собранный датчик положения 1 доставляют к станку-качалку, к балансиру которой параллельно крепят корпус 4 датчика положения 1. Пробку 6 и корпус 4 электрически соединяют (точечной сваркой, пайкой, электрическими зажимами или т.п.) с последовательно соединенными источником электрического питания 2 и источником света 3, образуя электрическую цепь. После запуска в работы станка-качалки корпус 4 качается вместе с балансиром, внутри корпуса при этом в незамерзающей жидкости за счет силы гравитации (массы) перемещается груз 8, преодолевая усилие пружины 10. В нижней или верхней мертвой точке балансира груз 8 взаимодействует с днищем 5 корпуса 4, замыкая электрическую цепь через пружину 10 и пробку 6 и зажигая источник света 3.

Источник света 3 рекомендуется устанавливать на штатив высотой 2-4 м и размещать на участке прямой видимости с места дороги с твердым покрытием (асфальт, щебень или т.п.), очищаемой от снега в зимний период. Такая установка источника света 3 на объектах ПАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина (ПАО «Татнефть») позволяет увидеть его мигающий свет с расстояния 5-7 км в дневное время и 10-15 км – в ночное время суток. Места дороги, с которых виден источник света 3, отмечают координатами при помощи GPS или ГЛОНАСС навигации, после чего заносят в навигационное оборудование обслуживающего персонала. Обслуживающий персонал с мест дороги, отмеченных в навигационном оборудовании, не подходя к станку-качалки определяют работает или нет эта установка за счет соответственно наличия или отсутствия миганий источника света 3. При отсутствии миганий источника света 3 к соответствующему станку-качалке направляют ремонтную бригаду. Для определения частоты работы измеряют количество миганий источника света 3 за определенный период времени (10, 20 мин. или т.п.). Результаты для анализа передают технологическим службам, обслуживающим данный станок-качалку. Использование предлагаемого устройства на объектах ПАО «Татнефть» позволило в 4-5 раз сократить обслуживающим персоналом время контроля работы станков-качалок по сравнению с наиболее близким аналогом, период межремонтного обслуживания увеличить в 6-7 раз, а время обслуживания и ремонта самого устройства сократить в 11-14 раз.

Предлагаемое устройство для контроля работы станка-качалки просто и надежно в изготовлении и обслуживании из-за применения простых конструктивных элементов с возможностью удаленного визуального контроля за работой стана-качалки.

Изобретение относится к устройствам для контроля за работой добывающих скважин. Техническим результатом является создание простой и надежной в изготовлении и обслуживании конструкции с возможностью удаленного визуального контроля за работой стана-качалки. Устройство включает датчик положения, источник электрического питания и блок регистрации сигналов, связанный с датчиком положения. Датчик положения изготовлен в виде герметичного токопроводящего полого корпуса с днищем, выполненного с возможностью крепления на балансире станка-качалки, заполненного незамерзающей жидкостью и перекрытого токопроводящей пробкой, изолированной от корпуса диэлектрической гильзой. Внутри корпуса размещен груз в диэлектрической оболочке, соединенный токопроводящей пружиной растяжения с пробкой и выполненный с возможностью взаимодействия с днищем корпуса в нижней или верхней мертвой точке балансира. Блок регистрации сигналов выполнен в виде источника света, электрически соединяющего днище корпуса с пробкой через последовательно установленный источник электрического питания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контроля работы станка-качалки, включающее датчик положения, источник электрического питания и блок регистрации сигналов, связанный с датчиком положения, отличающееся тем, что датчик положения изготовлен в виде герметичного токопроводящего полого корпуса с днищем, выполненного с возможностью крепления на балансире станка-качалки, заполненного незамерзающей жидкостью и перекрытого токопроводящей пробкой, изолированной от корпуса диэлектрической гильзой, внутри корпуса размещен груз в диэлектрической оболочке, соединенный токопроводящей пружиной растяжения с пробкой и выполненный с возможностью взаимодействия с днищем корпуса в нижней или верхней мертвой точке балансира, а блок регистрации сигналов выполнен в виде источника света, электрически соединяющего днище корпуса с пробкой через последовательно установленный источник электрического питания.

2. Устройство для контроля работы станка-качалки по п. 1, отличающееся тем, что источник электрического питания изготовлен в виде аккумулятора, ветрогенератора и/или солнечных панелей.

3. Устройство для контроля работы станка-качалки по п. 2, отличающееся тем, что аккумулятор источника электрического питания заключён в теплоизоляционный короб с нагревательными элементами, питающимися от аккумулятора для поддержания положительной температуры.