Способ управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин Советский патент 1983 года по МПК E21B41/00 F04B49/06 

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть ясиользовано для автоматическо го управления .работой малодебитных глубиннонасосных скважин, ;)кс1шуатирующихся в режиме периодической откички. Известен способ управления глубинноласосиой установкой (1НУ), .основанный на контроле эксплуатационной характеристики скважи ны, по которой определяют продолжительность периода откачки и продолжительность периода накопления жидкости в скважине, соответствующие некоторой заданной точке начальной линейной части эксплуатационной характеристики Задают продолжительность эталонного периода откачки, превышающего продолжительность периода откачки, определенную по эксплуатаци бнной характеристике, на определеш ую величи ну. Сигнал на прекращение откачки формируют, если продолжительность текзоцего периода откачки превышает продолжительность эталонного периода откачки 1 . К недостаткам данного способаотносится то, что он не позволяет адаптироваться к изме нениям эксш1уатационной характеристики, вызы ваемым износом оборудования, изменением пр кипаемости призабойной зоны скважины, коэф фициента подачи насоса и т.п. Наиболее близким к предлагаемому являетс способ управления ГЬГУ, основанный на контро ле эксплуатационной характеристики путем измерения продолжительности периодов откачки .и продолжительности периодов накопления в Предшествующих циклах откачки, задания про должительности эталонного периода откачки с последующим формированием сигнала продолжительности периода накопления в следующих циклах откачки В соответствии с сойтпощеиием , t н пред I Н след t продолжительность эталонного периода откачки, мин; продолжительность одного из О пред предыдущих периодов откачки, мин. продолжительность одного из in - прельщущих периодов накопления, мин. Длительность эталонного периода откачки вы бирают кажд1 п 1 раз заново, если эксплуатационная характеристика изменилась в процессе эксплуатации 12. Недостатком данного способа является то, что А{ не по.ьоляет адаптироваться к изменениям эксплуатациоппой характеристики. Цель изобретения - повышение эффективности управления глубиппопасосной установкой путем устранения влияния изменения эксплуатационной характеристики на выбор оптималь ной продолжительности ггериода накопления. 12 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважии, основаннол1у на измерении продолжительности периодов откачки, и продолжительности периодов накопления жидкости в скважине в предыдущих циклах откачки, задании продолжительности эталонного периода откачки и формировании сигнала продолжительности периода накопления в следующих циклах откачки, измеряют максимальную продолжительность периода накопления и срещпою продолжительность периода откачки за целое число предыдущих циклов откачки, фиксируют их значения в начале межремонтного периода эксплуатации и текущие значения в процессе эксплуатации, определяют П)одолжительпость периода накопления в последующих циклах откачки по соотнощению -/ периода откачки, мин; значение максимальной продолжительности периода накопления за целое число циклов в начале межремонтного периода, мин. значение средаей продолжительности периода откачки за то ,же целое число адклов в начале межремонтного периода, мин; . тек текущее значение максимальн max ной продолжительности периода накопления за целое число циклов в процессе эксплуатации, мин; текущее значение средней продолжительности периода откачки за то же целое .число цик лов в процессе эксплуатации, мин, и формируют сигнал продолжительности периода накопления в следуюи.р1х 1шклах откачки, который используют для уг.фавлення глубиннонасосной установкой нефтяных скважип (ГНУ) На фиг. 1 приведены эксплуатационные характеристики скважины; на фиг. 2 - блоксхема устройства, реализующего предлагаемый способ. На фиг. 1 показаны графики зависимости продолжительности периода откачки жидкост и из скважины to от продолжительности периода накопления гнпри разной производительности ГНУ насоса CJ (уменьщение пропииаемости призабойной зоны скважины эквивалентно увеличению производительности насоса). Пунктиром показано, как изменяется эксплуатационная характеристика под действием случайных факторов (попадания газа в камеру пасо са, непаминарности течения гэзожидкостной смеси в насоснокомпрессорных трубах, случайных колебаний буферного давления и т.п.). Эксплуатационные характеристики скважины являются набором гладких монотонно возрастающих кривых, подобных кривой восстановления давления скважины. Вследствие подобия кривых точки перехода, начальных линейных участков этих кривых в нелинейные при фиксированной точности- поиска этих точек располагаются на гиперболе, которая на фиг. 1 показана штрихпунктирной линией. На этой линии должны находиться точки, соответствующие оптимальному режиму периодической .эксплуатации, при котором достигается минимальная частота включений и выключений электродвигателя, а приток жидкости в скважину в пределах цикла откачки остается максимально возможным. При изменении эксплуатационной характеристики изменяется угол наклона ее линейной части а и коэффициент наклона a .(2) Если в начале межремонтного периода to Tg и коэффициент наклона эксплуатационно характеристики ГНУ равен то с учетом текущего значения коэффициента наклона тек. измененной эксплуатационной характеристики можно в соответствии с уровнем гипербояыtot А const получить соотноще ние - .. л тек и след i связывающее оптимальные значения эксплуата ционных параметров скважины в начале межремонтного периода и в любой текущий момент времени. Из (3) следует, что продолжительность оптимального периода накоплении можно найти из формулы - -1 тек на нслед- не прибегая к помощи оператора. В начале межремонтного периода а . формула (4) не отличается от (1). На фиг. 1 показано также, как изменяется положение рабочей точки ГНУ (точка 1) в плоскости (tH, to) при попадании газа в кам ру насоса и снижении его подачи (точка 2) при последующем изменении t,, в соответстви с приведенной формулой (точка 3) и при вос становлении подачи яасоса (точка 4) с после1дующим изменением tf, по формуле (4) и во (4) 1Л вращением рабочей точки в исхоаное положе ние (точка 1). Чередование периодов нормальной работы ГНУ и нарущений в ее работе под действием случайных факторов приводит к случайным колебаниям величины to относительно среднего значения to ср. приближенно соответствующего значению to в рабочей точке. При этом величина tn колеблется так, что ее максимальное значение tH max соответствует значению t,, в рабочей точке (точка 1). Поэтому коэффициент наклона линейной части эксплуатационной характеристики может быть найден по форм)ле о( , н т«х а значения этого коэффициента в начале межремонтного периода и в прюцессе эксплуатации - по формулам тек а ср тек .тек нач н max Устройство, реализующее данный способ, включает в себя датчик 1 подачи, блок 2 управления электроприводом, блок 3 ввода-вывода дискретных сигналов, блок 4 управления, блок 5 усреднения, блок 6 определения максимального значения, блок 7 деления вычислительный блок 8 (фиг. 2). Способ управления ГНУ заключается в выполнении следующих операций: ввода значения величинь Т через блок 3 ввода-вывода дискретных сигналов, формирования сигнала, обратно-пропорционального коэффициенту наклона линейной части эксплуатационной характеристики, на выходе блока 7 деления, вычисления значения t. след. Для последующих циклов откачки в блоке 8 и управления электродвигателем в соответствии с сигналом, поступающим с датчика 1 подачи и с рассчитанным в блоке 8 значением величины t н. след. Пусть оператор для данной скважины ввел значение Т равное 30 мин. Минимальное значение величины t,,, хранящееся в блоке 4 управления, равное 10 мин. Как и в прототипе, введена допустимая величина для периода времени, в течение которого жидкость течет по выкидной линии при периоде времени наблюдения равном 1 мин. Она установлена 0.4 мин (40%). Количество циклов обработки данных равно 5. ГНУ приводится в действие, и псрпопачально насос работает 210 мин., прежде чем продолжительность периода времени, в к-чоние которого жидкость течет по выкилиой личин 51за 1 мил наблюдения, упадет до 0,4 мин. В лот момент времени блок 4 управления сформирует сигнал на отключение электродвигателя и по этому сигналу блок 2 управления электроприводом отключит его. Продолжительность периода времени накоплення для следующего цикла откачки задается блоком 4 управления. Она равна минимальному значению IH Ю мин. Через 10 мин блок 2 включит мектродвигатель. В следующем цикле откачки ГНУ работает 2 мин. вплоть до снижения продолжительности (териода времени, в течение которого жидкость мчет по выкидной линии, ниже допустимой (0,4 мин/1 мин). Блок 4 управления выработа йт сигнал на включение электродвигателя через t . 20 , JQ . J50 Mtm. Если продолжительность следующего период откачки будет равна 29 мин, то последующее включение электродвигателя произойдет через t . 30. J50 - 155 мин. Когда значение to стабилизировалось вблизи зада гиого, равного 30 мин, и оператор скважи ны заметил это по индикатору блока 3 вводавывода, то ои может увеличить продолжительность эталошюго периода откачки, например, до 60 мин. Если после того, как работа ГНУ еще раз стабилизировалась и вновь полученное значение а , индицируемое блоком 3 вводавывода, не отличается от значения 1%л15Р 5, соответствующего Tg 2 2 30 мин, оператор может составить Т 60 мин или снова увеличить его, например, до 120 мнн и проверить, останется ли значение неизменным. Если же полученное значение а окажется больще предыдущего, то текущее значение Tg может рассматриваться как оптимальное. Пусть оптимальное значение Тд 30 мин. Chio сохраняете в блоке 4 управления. Устройство переводнтся из режима настройки в нормальный режим работы. В течение последующих 5 циклов откачки формируется сигнал, пропорциональный уточненному значению величины а . Пусть в первом из 5 циклов tn «150 мин, to 30 мин. Блок 4 устанавливает для следующего щпсла IH 150 мин. При этом во втооом цикле to 32 мин. 150 141 мни. В третьем цикле t|, - to 30 мин. В четвертом цикле - х 141 мин, to 28 мкн. В пятом 141 мин. -22 -141 151 мин, to 30 мин. цикле IH 28 1 После окончания 5 циклов на выходе блока 15 усреднения формируется сигнал, пропорциональный величине 30 + 32 + 30 28 -t- 30 30 мин.. S а на выходе блока 6 формируется сигнал, пропорциональный величине 151 мин. На выходе блока деления формируется сигнал. пропорциональный отношению 5,0 и его значение 5,0 заносится в память блока 4 (управления как „ач. После этого в вычислительном блоке .8 1мссчитьшается уточненное значение величины tn 30 Y50-50 Тс . tH. след. я а к. иач. 150 МИН, которое и опреде.ш1ет продолжительность периода накопления в пос 1едуюцшх цик пах откачки. - В течение всего последующего периода эксплуатации ГНУ один раз в сутки значение величины 1н.след. уточняется. Если соотношение между притоком жидкости в скважину и ее отбором остается неизменным, то независилю от случайно возникающих изменений продоляо тельиости периода накопления и продолжительности периода откачки в среднем сохраняется заданное эталонное значение продолжительности периода откачки и оптимальное значение продолжительности накопления. Если же производительносгь ГНУ изменяется по сравнению с интенсивностью притока жидкости в скважину либо за счет изменения проницаемости призабойиой зоны, либо за счет роста утечек в насосно-компрессорных трубах, произойдет изменение зксплуатационной характеристики скважины и значения рассчитываемой в блоке 7 величршы . Пусть, например. При относительном увеличении отбора жидкости по сравнению с ее притоком значение увеличивается до . 6,0. Новое значение продолжительности периода накопления, рассчитываемое в блоке 8, будет увеличено до н.след. Тд а f, 162 (в прототипе Хн.след. Звеличилось бы до 30x6,0 180 мин.). Таким образом обеспечивается адаптация устройства по отношению к изменениям зксплуатационной характеристики ГНУ скважины. устранения влияния изменения эксп.пуатационной характеристики на выбор оптимальной продолжительности периода накопления достигается повышение эффективности работы ГНУ (зкономится труд оператора скважины). По сравнению со способом, реализованным в системе управления ГНУ Монитрол выпускаемой отделением Juiberson фирмы Dresser

(США), предлагаемый способ позволяет сократить эксппуатацио1шые затраты на 2% путем уменьшения затрат на обслуживание в 5 раз. Исключается необходимость корректировать

О

Фш.

эталонный параметр при шюкении коэффи1циента подачи .насоса на 10%. За один межремонтный период в пересчете на одну скважину сокращение затрат составит 40 руб.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯНЫХ СКВАЙШН, основанный на измерении продолжительности периодов откачки и продолжительности . периодов накопления жидкости в скважине в предшествующих циклах откачки, задании продолжительности эталонного периода откачки и формировании сигнала продолжительности периода накопления в последующих циклах откачки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления глубиннонасосной установкой путем устранения влияния изменения эксплуатационной характеристики на выбор оптимальной продолжительности периода накопления, измеряют максималь ную продолжительность периода накопления и .среднюю продолжительность периода откачки за целое число предь1дущйх циклов откачки, фиксируют их значения в начале межремонтного периода эксплуатации и текущие Значения в процессе эксплуатации, определяютл роде лжи тельность периода накопления в последующих циклах откачки по соотношению тек ноч н мстке н мокс .Т н. след S I намтек о ср о ср Тс где продолжительность эталонного периода откачки, мин; наи значение максимальной продолн (иокс жительности периода накопления за цело число циклов в начале межремонтного периода, мин. нам а S значение средней йродолжительо СР иости периода откачки за то (Л же целое число циклов в начале межремонтного периода, мин. .тек текущее значение максималь н МС(КС ной продолжительности периода накопления за целое число циклов в процессе эксплуатации, ел to мин; тек текущее значение средней проо ср 05 должительности периода откачки 01 за то же целое число щнклов , в процессе эксплуатации, 1мии, и формируют сигнал продолжительносп iiepliода накопления-в следующих циклах отклчкн, который используют для управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин..