Устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин Советский патент 1984 года по МПК E21B43/00 

ход которого соединен с входом третьего счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с входом четвертого элемента задержки, выход которого является третьим выходом блока управления,п-й выход дешифратора (где п-количество выходов дешифратора) соединен с обнуляющим входом третьего счетчика, входом таймера и входом первого элемента задержки, выход которого является четвертым выходом блока управления и соединен с входом второго элемента задержки, выход которого является пятым выходом блока управления и соединен с входом третьего элемента задержки, выход которого является шестым выходом блока управления с второго по (пА) -и выходы дешифратора соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТЕЛЕДИНАМОГРАМ/П ГЛУБИННОНАСОСНЫХ СКВАЖИН, содержащее датчик усилия, фиксатор нулевого уровня положительной части сигнала, фиксатор нулевого уровня отрицательной части сигнала, первый и второй счетчики, блок сравнения, блок уставки, триггер и блок управления, причем выход датчика усилия соединен с входами фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной части сигнала, выходы koTOpbrx соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго счетчиков, выход блока сравнения соединен с первым входом триггера, а второй вход блока сравнения соединен с выходом блока уставки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения определения отложений в колонне насосных труб, в него введены аналого-цифровой преобразователь, первый и второй накапливающие сумматоры, первый и второй блоки деления, блок вычитания, причем выход датчика усилия соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго накапливающих сумматоров, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков деления, выходы которых соединены соответственно с первым и. вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого блока деления, выход второго счетчика соединен с вторым входом второго блока деления, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого накапливающего сумматора, второй выход блока управления соединен с вторым входом второго накапливающего сумматора, третий выход блока управления соединен с обнуляющими входами первого и второго счетчиков и обнуляющими входами первого и второго накапливающих сумматоров, четвертый выход блока управления соединен с третьими входами первого и второго блоков деления, пятый выход блока управления соединен с третьим входом блока вычитания, щестой выход блока управления соединен с вторым входом триггера. (О 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит генератор тактовой частоты, первый, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ, первый и второй усилители-ограничители, таймер, третий счетчик, дешифратор, первый, второй, третий и четвертый элементы задержки, причем выход генератора тактовой частоты соединен с первым входом перСХ) вого элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И являсо ется первым выходом блока управления, выОд ход третьего элемента И является вторым выходом блока управления, вход первого усилителя-ограничителя является первым входом блока управления, вход второго усилителя-ограничителя является вторым входом блока управления, выход первого усилителяограничителя соединен с вторым входом второго элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход второго усилителяограничителя соединен с вторым входом третьего элемента И, выход таймера соединен с вторым входом четвертого элемента И, вы

1

Изобретение относится к нефтедобыче и предназначено для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин, оборудованных штанговыми насосами, в процессе их работы.

Известно устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин, содержащее датчик усилия, фиксатор нулевого уровня положительной части сигнала, фиксатор нулевого уровня отрицательной части сигнала, первый и второй счетчики, устройство сравнения, триггер и блок управления, причем выход датчика усилия соединен с входами фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной части сигнала, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, первый и второй зыходы которого соединены соответственно с входами первого и второго счетчиков, выход устройства сравнения соединен с вторым входом триггера 1.

Недостатком данного устройства является невозможность определения отложений парафина и песка в колонне насосных труб.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин, содержащее датчик усилия, фиксатор нулевого уровня положительной части сигнала, фиксатор нулевого уровня отрицательной части сигнала, первый и второй счетчики, устройство сравнения, блок установки, триггер и блок управления, причем выход датчика усилия соединен с входами фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной части сигнала, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго счетчиков, выход устройства сравнения соединен с вторым входом триггера, а второй вход устройства сравнения соединен с выходом блока уставки 2.

Недостатком известного устройства яв.ляется невозможность определения отложений

парафина и песка в колонне насосных труб.

Цель изобретения - обеспечение определения отложений парафина и песка в колонне насосных труб.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин, содержащее датчик усилия, фиксатор нулевого уровня положительной части сигнала, фиксатор нулевого уровня отрицательной части сигнала, первый и второй счетчики, блок сравнения, блок уставки, триггер и блок управления, причем выход датчика усилия соединен с входами фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной части сигнала,

выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго счетчиков, выход блока сравнения соединен с первым входом триггера, а второй вход блока сравнения соединен с выходом блока уставки, введены аналогоцифровой преобразователь, первый и второй накапливающие сумматоры первый и второй блоки деления, блок вычитания, причем выход датчика усилия соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго накапливающих сумматоров, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого

и второго блоков деления, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход первого счетчика соединен с вторым входом первого блока деления, выход

второго счетчика соединен с вторым входом второго блока деления, первый выход блока управления соединен с вторым входом первого накапливающего сумматора.

второй выход блока управления соедине.. с вторым входом второго накапливающего сумматора, третий выхо блока управления соединен с обнуляющими входами первого и второго счетчиков и обнуляющими входами первого и второго накапливающих сумматоров, четвертый выход блока управления соединен с третьими входами первого и второго блоков деления, пятый выход блока управления соединен с третьим входом блока вычитания, шестой выход блока управления соединен с вторым входом триггера.

При этом блок управления содержит генератор тактовой частоты, первый, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ, первый и второй усилители-ограничители, таймер, третий счетчик, дешифратор, первый, второй, третий и четвертый элементы задержки, причем выход генератора тактовой частоты соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И является первым выходом блока управления, выход третьего элемента И является вторым выходом блока управления, вход первого уси лителя-ограничителя является первым входом блока управления, вход второго усилителя-ограничителя является вторым входом блока управления, выход первого усилителя-ограничителя соединен с вторым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, выход второго усилителя-ограничителя соединен с вторым входом третьего элемента И, выход таймера соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом третьего счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с входом четвертого элемента задержки, выход которого является третьим выходом блока управления, п-й выход дешифратора (где п-количество выходов дешифратора) соединен с обнуляющим входом третьего счетчика, входом таймера и входом первого элемента задержки, выход которого является четвертым выходом блока управления и соединен с входом второго элемента задержки, выход которого является пятым выходом блока управления и соединен с входом третьего элемента задержки, выход которого является шестым выходом блока управления, с второго по (п-1)-й выходы дешифратора соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2авременные зависимости сигнала усилия, получаемые на выходе датчика усилия, в координатах усилие - время (P-t); на фиг. 26 сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровня положительной части сигнала; на фиг. 2в - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровня отрицательной части сигнала в координатах напряжение - время (U-t); на фиг. 3 - динамограммы (1-2-3-4 - теоретическая; кривая А- после очистки насосных труб от отложений; кривая В- после длительной эксплуатации при наличии отложений в насосных трубах в координатах усилие (Р) - перемещение ({) штанги).

0 Устройство состоит из датчика 1 усилия, фиксатора 2 нулевого уровня положительной части сигнала, фиксатора 3 нулевого уровня отрицательной части сигнала первого и второго счетчиков 4 и 5, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, первого и второго накапливающих сумматоров 7 и 8, первого и второго блоков 9 и 10, деления, блока 11 вычитания, блока 12 сравнения, триггера 13, блока 14 индикации или исполнительного механизма, блока 15 уставки и блока 16

Q управления, состоящего из генератора 17 тактовой частоты, первого и второго усилителей-ограничителей 18 и 19, первого, второго, третьего и четвертого логических элементов И 20-23 соответственно, логического элемента ИЛИ 24, дешифратора 25, счетчи5 ка 26, таймера 27 и первого, второго, третьего и четвертого элементов 28-31 задержки соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал датчика 1 усилия (фиг. 2а) поступает на вход фиксаторов 2 и 3 нулевого уровня положительной и отрицательной части сигнала и вход АЦП 6. Фиксаторы 2 и 3 нулевого уровня фиксируют соответственно положительную и отрицательную часть сигнала на нулевом уровне (фиг. 26 и в). Это позволяет независимо от изменения нуля датчика 1 усилия получить положительную и отрицательную часть сигнала на постоянном уровне. Выходы фиксаторов 2 и 3 нулевого уровня соединены с первым и вторым входами блока 16 управления.

Блок управления работает следующим образом.

Сигналы с фиксаторов 2 и 3 нулевого уровня поступают на входы усилителей-ограничителей 18 и 19, которые уси.тивают и ограничивают сигналы до уровня «1. Таким образом, в течение положительной части сигнала датчика усилия на выходе уси,г1ителяограничителя 18 присутствует «1, на выходе усилителя-ограничителя 19 - «О, а в

Q течение отрицательной части сигнала датчика усилия на вы.ходе усилителя-ограничителя 18 присутствует «О, на выходе усилителя-ограничителя 19 - «1. Сигнал с выхода усилителя-ограничителя 18 поступает на первый вход логического элемента И 23 и

5 при наличии на выходе таймера 27 «1 проходит на информационный вход счетчика 26. Счетчик 26 и дешифратор 25 образуют распределитель импульсов. Сигнал с первого выхода дешифратора 25 через пятый выход блока 16 управления поступает на третий (обнуляющий) вход накапливающих сумматоров 7 и 8 и обнуляющие входы счетчиков 4 и 5. После поступления с выхода усилителя-ограничителя 18 второго и последующих импульсов «1 поочередно возникают на втором и последующих выходах дешифратора 25. Сигнал с второго и последующих выходов дешифратора 25 до{п-1)-го включительно поступает на входы элемента ИЛИ 24, при этом на его выходе появляется «1, которая поступает на второй вход элемента И 20, разрешая прохождение сигналов генератора 17 тактовой частоты на первые входы элементов И 21 и 22. Во время прохождения положительной части сигнала датчика 1 усилия «1 с выхода усилителя-ограничителя 18 разрешает прохождение сигналов генератора 17 тактовой частоты через элемент И 21 через первый выход блока управления на информационный вход счетчика 4 и второй вход накапливающего сум.матора 7, разрешая суммирование содержимого сумматора 7 с текущим сигналом на выходе АЦП 6, подаваемым на первый вход сумматора 7. Во время прохождения отрицательной части сигнала датчика 1 усилия «1 с выхода усилителя-ограничителя 19 разрешает прохождение сигналов генератора 17 тактовой частоты через элемент И 22 через второй выход блока 16 управления на инфор.мационный вход счетчика 5 и второй вход накапливающего сумматора 8, разрешая суммирование содержимого накапливающего сумматора 8 с текущим сигналом на выходе АЦП 6, подаваемым на первый вход накапливающего су.мматора 8. После поступления п-го сигнала с выхода усилителя-ограничителя 18 на п-ом выходе дешифратора 25 появляется «1, а на выходе элемента ИЛИ 24 - «О, который запрещает прохождение импульсов генератора 17 через логический элемент И 20. Таким образом, в накапливающем сумматоре 7 находится сумма значений N отсчетов положительной части сигнала датчика 1 усилия, в счетчике 4 хранится число отсчетов Ni. В накапливающем сумматоре 8 находится сумма значений N отсчетов отрицательной части сигнала датчика 1 усилия, в счетчике 5 хранится число отсчетов N. Содержимое накапливающего сумматора 7 поступает на первый вход блока 9 деления в качестве делимого, на второй вход которого поступает в качестве делителя значение М1числа отсчетов с выхода счетчика 4. Содержимое накапливающего сумматора 8 поступает на первый вход блока 10 деления в качестве делимого, на второй вход которого поступает в качестве делителя значения Ng числа отсчетов с выхода счетчика 5. С п-го выхода дешифратора 25 «1 включает таймер 27, на выходе которого на определенное заранее заданное время (например 1 ч) появляется «О. Кроме того, «1 с п-го выхода дешифратора 25 обнуляет счетчик 26 и через элемент 28 задержки и четвертый выход блока 16 управления поступает на третьи входы блоков 9 и 10 деления, разрешая проведение операции деления. Результаты деления с выходов блоков 9 и 10 деления поступают на первый и второй входы блока 11 вычитания, на третий вход которого поступает «1 с пятого выхода блока 16 управления, с и-го выхода дешифратора 25 через элементы 28 и 29 задержки, разрешая проведение операции вычитания. Полученная разность поступает на первый вход блока 12 сравнения, на второй вход которого поступает значение уставки с выхода блока 15 уставки. При превышении величины на первом входе блока 12 сравнения над величиной уставки на выходе блока 12 сравнения появляется «1, которая поступает на первый вход триггера 13, на второй вход которого поступает «1 с шестого выхода блока 16 управления, а именно с п-го выхода дещифратора 25 через элементы 2830 задержки. Триггер 13 переходит в единичное состояние, на его выходе появляется «1, которая может включить блок индикации или непосредственно исполнительный .механизм 14. С п-го выхода дещифратора 25 «1 обнуляет счетчик 26, после чего на первом выходе дещифратора 25 появляется «1, которая через элемент 31 задержки и третий выход блока 16 управления поступает на обнуляющие входы счетчиков 4 и 5 и обнуляющие входы накапливающих сумматоров 7 и 8, обнуляя их. Таким образом, предлагаемое устройство определяет среднее значение положительной и отрицательной части сигнала датчика усилителя и по результатам сравнения с заранее заданной величиной позволяет судить о состоянии колонны насосных труб. При появлении отложений парафина в насосных трубах гидравлическое сопротивление возрастает, поэтому возрастает величина усилия на балансире станка-качалки при движении штанг вверх. При движении штанг вниз гидравлическое сопротивление частично разгружает колонку штанг и дополнительно снижает нагрузку на балансир. Таким образом, разность усилий на балансире при движении штанг вверх и вниз возрастает по мере роста отложений парафина или песка. Превышение величиной этой разности величины уставки свидетельствует о наличии значительных отложений парафина и о необходимости онистки колонны насосных трубЭто может осуществляться или тическим включением штанговрашателк (при наличии на штанге скребков) по сигналу на выходе триггера 13, или путем подлива горячей нефти, или путем закачки параПредлагаемое устройство позволяет определять как факт наличия отложений в колонне насосных труб, так и момент превышения количества отложений сверх количества, вызываюшего опасность возникновения аварийной ситуации.

Отложения парафина уменьшают проходное сечение труб, увеличивая этим гидравлическое сопротивление при движении жидкости, при этом увеличивается давление на насос и утечки жидкости через плунжер и клапаны насоса. Дебит скважины снижается вплоть до прекращения подачи жидкости насосом.

В малодебптмых -кважинах отложение парафина происходит интенсивнее. Точное определение момента необходимости проведения депар;и| 11 1и,чации труб позволяет сохранить постоянство .тебита скважины, сократить время n;i JICMOHT н обеспечить ритмичную безавар1111нук работу глубиннонасосной установки.

Своевре.менное выявление значительных отложений парафина и проведение депарафпнизации позволяет снизить среднюю нагрузку на штанги в процессе экснлуата 1ии, умеш.шить вероятность их обрыва и снизить частоту ре.монтов.

Указанные причины приводят к увеличению добычи нефти и снижению ее себестоимости.

JЛ

25

г

16

а

vyv

и

гл /

о

и

г г г

ё

фие.2

фие.З