Устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин Советский патент 1985 года по МПК F04B49/00 E21B43/02 

дом блока, выход третьего триггера подключен к второму входу пятого элемента И, выход первого триггера является пятым выходом блока и подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, а выход - к второму входу четвертого элемента И.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТЕЛЕДИНАМОГРА/ / ГЛУБИННОНАСОСНЫХ СКВАЖИН, оборудованных штанговыми насосами, содержащее датчик усилия, подключенный к входам фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия, выходы которых подключены к первому и второму входам блока управления, формирователь напряжения сети, подключенный к третьему входу блока управления, счетчики длитель 1ости положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия, входы которых подключены к первому и второму выходам блока управления, а выходы подсоединены к входам элемента сравнения, выходы которого подключены к четвертому входу блока управления и к одним из входов первого и второго выходных триггеров, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены третий, четвертый и пятый выходные триггеры, исполнительное реле, счетчики временного интервала числа импульсов и Числа циклов работы насоса, элемент И и триггер контроля, причем третий выход блока управления подключен к входу счетчика числа циклов работы насоса, выход которого подсоединен к входу третьего выходного триггера, пятому входу блока управления и к Одному из входов триггера контроля, выходы которого подключены к второму входу фиксатора нулевого уровня Отрицательной части импульса датчика усилия, к вторым входам первого и второго выходных триггеров и к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к одному из выходов счетчика длительности положительной части импульса датчика усилия, а вы.чод - к второму входу счетчика длительности отрицательной части импульса датчика усилия, один из выходов элемента сравнения подключен к второму входу триггера контроля, шестому входу блока управления и входу счетчика числа импульсов, выход которого подсоединен к входу четвертого выходного триггера и седьмому входу блока управления, четвертый выход которого подключен к счетчику временного интервала, выход которого подсоединен к восьмому входу блока управлеI ния и одному из входов пятого выходного триггера, другой вход которого подключен (Л к пятому выходу блока управления, а выс ход - к исполнительному реле. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит пять элементов И, три триггера и элемент ИЛИ, причем первый вход блока соединен с первым входом первого элемента И, выход которого со подсоединен к второму выходу блока, вто4;: рой вход блока соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подсое динен к первому выходу блока, третий вход О Ю блока подсоединен к второму входу первого элемента И, первому входу второго элемента И и первому входу четвертого элемента И, выход которого является четвертым выходом блока, четвертый вход блока соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого является третьим выходом блока, пятый и седьмой входы блока соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к другим входам первого, второго и третьего триггеров, другой вход первого триггера соединен с шестым входом блока, другие входы второго и третьего триггеров соединены с восьмым вхо

1

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин.

Известно устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин, содержащее датчик усилия, счетчик длительности положительной части импульса датчика усилия, блок управления операциями, фиксатор нулевого уровня положительной части сигнала, элемент сравнения, формирователь напряжения сети и выходной триггер 1.

Однако данное устройство ограничивается диагностикой только полного и частичного заполнения насоса жидкостью.

Известно также устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин, оборудованных штанговыми насосами, содержащее датчик усилия, подключенный к входам фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия, выходы которых подключены к первому и второму входам блока управления, формирователь напряжения сети, подключенный к третьему входу блока управления, счетчики длительности положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия, входы которых подключены к первому и второму выходам блока управления, а выходы подсоединены к входам элемента сравнения, выходы которого подключены к четвертому входу блока управления и к одним из входов первого и второго выходных триггеров.

Известное устройство позволяет выявлять утечку жидкости в приемной части насоса, утечку жидкости в нагнетательной части насоса, а также нормальное состояние насоса.

Известное устройство работает следующим образом. При выявлении утечки жидкости в нагнетательной части насоса сигнал с выхода датчика усилия поступает на вход фиксатора нулевого уровня положительной и отрицательной частей сигнала. В каждом цикле работы глубинного насоса производится измерение длительности импульса положительной и отрицательной частей сигнала усилия. В элементе сравнения производятся сравнения значения длительности импульса положительной части сигнала усилия с длительностью- импульса отрицательной части сигнала усилия. Если значение длительности импульса положительной части сигнала усилия меньше длительности импульса отрицательной части сигнала усилия, то на выходе элемента сравнения появляется сигнал, который запускает соответствующий выходной триггер, сигнализирующий о наличии утечки жидкости в нагнетательной части насоса. Аналогичные сравнения производятся при выявлении утечки жидкости в приемной части насоса и нормального состояния насоса 2 .

Недостатком известного устройства является то, что оно ограничивается выявлением неисправностей, связанных с износом глубинного насоса, т.е. утечки жидкости в приемной и нагнетательной частях насоса. Однако производительность глубиннона0 сосных скважин уменьшается не только в результате износа глубинного насоса, но и в результате изменения условия работы глубинного насоса в скважине, т.е. из-за влияния пластового газа на работу насоса, из за уменьшения пластового давления и т.д.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем выявления наряду с неисправностями, связанными с износом глубинного насоса,

0 условий работы насоса в скважине, что позволяет принять соответствующие меры для повышение добычи нефти из глубиннонасосных скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обработки телединамо5 грамм глубиннонасосных скважин, оборудованных штанговыми насосами, содержащее датчик усилия, подключенный к входам фиксаторов нулевого уровня положительной и отрицательной частей импульса датQ чика усилия, выходы которых подключены к первому и второму входам блока управления, формирователь напряжения сети, подключенный к третьему входу блока управления, счетчики длительности положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия, входы которых подключены к первому и второму выходам блока управЛИНИЯ, а выходы подсоединены к входам элемента сравнения, выходы которого подключены к червертому входу блока управления и к одним из входов первого и второго выходных триггеров, введены третий, четвертый и пятый выходные триггеры, исполнительное реле, счетчики временного интервала числа импульсов и числа циклов работы насоса, элемент И и триггер контроля, причем третий выход блока управления подключен к входу счетчика числа циклов работы насоса, выход которого подсоединен к входу третьего выходного триггера, пятому входу блока управления и к одному из входов триггера контроля, выходы которого подключены к второму входу фиксатора нулевого уровня отрицательной части импульса датчика усилия, вторым входам первого и второго выходных триггеров и к одному из входов элемента И, другой вход которого подключен к одному из выходов счетчика длительности положительной части импульса датчика усилия, а выход - к второму входу счетчика длительности отрицательной части импульса датчика усилия, один из выходов элемента сравнения подключен к второму входу триггера контроля, шестому входу блока управления и входу счетчика числа импульсов, выход которого подсоединен, к входу четвертого выходного триггера и седьмому входу блока управления, четвертый выход которого подключен к счетчику временного интервала, выход которого подсоединен к восьмому входу блока управления и к одному из входов пятого выходного триггера, другой вход которого подключен к пятому выходу блока управления, а выход - к исполнительному реле. При этом блок управления содержит пять элементов И, три триггера и элемент ИЛИ, причем первый вход блока соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подсоединен к второму выходу блока, второй вход блока соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подсоединен к первому выходу блока, третий вход блока подсоединен к второму входу первого элемента И, первому входу второго элемента И и первому входу четвертого элемента И, выход которого является четвертым выходом блока, четвертый вход блока соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого является третьим выходом блока, пятый и седьмой входы блока соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к другим входам первого, второго и третьего триггеров, другой вход первого триггера соединен с шестым входом блока, другие входы второго и третьего триггеров соединены с восьмым входом блока, выход третьего триггера ,подключен к второму входу пятого элемента И, выход первого триггера является гтятым выходом блока и подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, а выход - к второму входу четвертого элемента И. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные зависимости сигнала усилия, получаемые на выходе датчика усилия системы телединамометрирования при утечке жидкости в нагнетательной части насоса; где а - демодулированный сигнал усилия; б - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровня положительной части сигнала; в - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровня отрицательной части сигнала; Р - усилия; t - время; I - положительная часть сигнала; И - отрицательная часть сигнала; tn:- длительность положительной части сигнала усилия; to - длительность отрицательной части импульса сигнала усилия; 00 - нулевой уровень сигнала; на фиг. 3 - совмещенные динамограммы работы глубинного насоса в течение нескольких циклов при изменении условий работы, насоса в скважине, где Р - усилия; S - ход полированного штока; Ci, Cj, Cj - линии снятия нагрузки динамограммы соответственно в первом, втором и третьем циклах работы насоса; на фиг. 4 - совмепленные временные зависимости сигналов усилий, получаемые на выходе датчика усилия систем телединамометрирования при изменении условий работы насоса в скважине, которые соответствуют динамограмме фиг. 3, где а - демодулированиый сигнал усилия; б - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровня положительной части сигнала; в - сигнал, получаемый на выходе фиксатора нулевого уровня отрицательной части сигнала; на фиг. 5 - временные зависимости сигнала усилий, получаемые на выходе датчика усилия систем телединамометрирования при утечке жидкости в приемной части насоса; на фиг. 6 - схема блока управления. Устройство содержит датчик 1 усилия, фиксатор 2 нулевого уровня положительной части сигнала, фиксатор 3 нулевого уровня отрицательной части сигнала, формирователь 4 напряжения сети, блок 5 управления операциями, счетчик 6 длительности положительной части импульса датчика усилия, счетчик 7 длительности отрицательной части импульса датчика усилия, элемент 8 сравнения, первый выходной триггер 9, второй выходной триггер 10, третий выходной триггер И, четвертый выходной триггер 12, пятый выходной триггер 13, исполнительное реле 14, счетчик 15 временного интервала, счетчик 16 числа, импульсов, счетчик 17 числа циклов работы насоса, элемент И 18, триггер 19 контроля. Блок управления включает первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы

И 20-24, первый, второй и третий триггеры 25-27, элемент ИЛИ 28.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 1 усилия поступает на входы фиксаторов 2 и 3. На выходе фиксатора 2 появляется положительная часть сигнала, фиксированная на нулевом уровне (фиг. 26), а на выходе фиксатора 3- отрицательная часть сигнала, фиксированная на нулевом уровне (фиг. 2в). Это позволяет независимо от изменения нуля датчика усилия получить положительную и отрицательную части сигнала на постоянном уровне, что необходимо для точного измерения длительностей tn и to. Двоичными счетчиками 6 и 7 соответственно производят измерение длительностей положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия, т. е. счетчик 6 в течение времени tn, а счетчик 7 в течение времени to заполняются частотой сети с выхода формирователя 4. В элементе 8 сравнения производится сравнение значений tn и to.

При нормальных условиях работы и техническом состоянии насоса импульсом с выхода элемента 8 сравнения запускается первый выходной триггер 9, сигнализирующий о нормальном состоянии насоса и нормальных условиях работы насоса в скважине. После этого блок 5 управления операциями переключает устройство в исходное состояние и аналогичная проверка продолжается.

Если , .то это означаег, что имеется утечка жидкости в нагнетательной части насоса (фиг. 2). Поэтому импульсом с выхода элемента 8 сравнения запускается второй выходной триггер 10 и сигнализируето наличии утечки жидкости в нагнетательной части насоса.

Если tf,to, то это означает, что имеется либо изменение .условий работы насоса в скважине (фиг. 3 и 4), либо утечка жидкости в приемнойчасти насоса (фиг. 5). В этом случае на выходе элемента 8 сравнения появляется соответствующий сигнал и устройство переходит к уточнению режима работы насоса следующим образом.

Сигнал с выхода элемента 8 сравнения поступает на вход триггера 19 контроля. Триггер 19 контроля переключается в единичное состояние, запрещает в дальнейщем прохождение соответствующих сигналов через блоки 3, 9 и 10 и, кроме того, открывает элемент И 18. Так как сигнал с выхода элемента 8 сравнения также поступает на входы счетчика 16 числа импульсов и блока 5 управления операциями, то на выходе блока 5 управления операциями появляется соответствующий сигнал, который поступает на вход пятого выходного триггера 13, переключает его в нулевое состояние, в результате чего срабатывает исполнительное реле 14 и отключает электродвигатель станкакачалки от сети. Происходит накопление

жидкости на забое гкважины. Продолжительность остановки работы скважины, т. е. время накопления жидкости, подсчитывается счетчиком 15 временного интервала, вход

которого через блок 5 управления операциями соединен с выходом формирователя 4 напряжения сети. По истечении заданного времени (10 мин) встановки электродвигателя станка-качалки на выходе счетчика 15 временного интервала появляется сигнал, который поступает на вход выходного триггера 13, переключает его в исходное состояние и запускает электродвигатель станкакачалки.

Поскольку выход счетчика 15 временного

интервала соединен с соответствующим входом блока 5 управления операциями, то после включения электродвигателя станкакачалки устройство переходит к анализу изменения положения линии снятия нагрузки сигнала усилия (фиг. 3 и 4) в каждом

цикле работы насоса. При этом сигналом с вы.кода блока 5 управления операциями запускается счетчик 17 числа циклов работы насоса, т. е. в каждом цикле работы насоса на вход счетчика 17 поступает один импульс.

В течение заданных m циклов работы насоса производится измерение только длительности положительной части импульса датчика усилия, т. е. отрицательная часть импульса датчика усилия через фиксатор 3 не проходит. Каждое последующее значение длительности положительной части импульса датчика усилия сравнивается с его предыдущим значением. Для этого аналогично выщеописанному длительность положительной части импульса датчика усилия в каждом цикле работы насоса подсчитывается в счетчике 6. В следующем цикле работы насоса предыдущее значение длительности положительной части импульса датчика усилия из счетчика 6 через элемент И 8 передается в счетчик 7. Таким образом, в i-ом цикле

работы насоса в счетчике 7 присутствует значение длительности tni, а в-счетчике б значение длительности tn(i.M В элементе 8 сравнения происходит сравнение tf,j с tn(irj)Если In (tti) tni, то это означает, что положение линци снятия нагрузки изменилось

(фиг. 3 и 4). Если в течение ш циклов заданное число раз наблюдается случай tti(i+.j)tHs (фиг. 4), то это означает, что произощло изменение условий работы насоса в скважине. В этом случае на выходе счетчика 16 числа импульсов появляется сигнал, который поступает на вход четвертого выходного триггера 12, сигнализирующего об изменении условий работы насоса в скважине. При этом сигнал с выхода счетчика 16 числа импульсов также поступает на вход

блока 5 управления операциями, и устройство прекращает дальнейшее исследование. Если на выходе счетчика 16 числа импульсов сигнал не появляется, то после подсчета заданного числа циклов на выходе счетчика 17 числа циклов появляется сигнал, который поступает на вход третьего выходного триггера 11, сигнализирующего о наличии утечки в приемной части насоса (фиг. 5). После этого импульсом с выхода счетчика 17 числа циклов работы насоса триггер 19 контроля переключается в нулевое состояние. Кроме того, с выхода счетчика 17 числа циклов работы насоса на вход блока 5 управления операциями поступает сигнал, и устройство приводится в исходное состояние. Устройство построено на интегральных микросхемах серии К155 и отличается высокой эксплуатационной надежностью. Блок управления работает следующим образом. С выхода фиксатора 2 (фиг. 1) нулевого уровня положительной части импульса датчика усилия сигнал поступает на первый вход блока 5 управления, открывая элемент И 20 (фиг. 6). Сигнал с выхода формирователя 4 напряжения сети поступает на третий вход блока 5 управления и проходит через открытый элемент И 20; на втором выходе блока управления вырабатывается соответствующий сигнал. Аналогично вышеописанному с выхода фиксатора 3 нулевого уровня отрицательной части импульса датчика усилия сигнал поступает на второй вход блока 5 управления, открывая элемент И 21. Сигнал с выхода формирователя 4 напряжения сети поступает на третий вход блока 5 управления и проходит через открытый элемент И 21; на первом выходе блока управления вырабатывается соответствующий сигнал. С выхода элемента 8 сравнения сигнал поступает на щестой вход блока 5 управления на один из входов триггера 25 и устанавливает последний в единичное состояние. При переходе триггера 25 с нулевого состояния в единичное на его выходе устанавливается высокий потенциал, который одновременно поступает на один из входов элемента И 22 и пятый выход блока управления, где вырабатывается соответствующий сигнал, Так как триггер 26 первоначально находится в единичном состоянии, то с его выхода высокий потенциал поступает на другой вход элемента И 22, при этом ни обоих входах элемента И 22 имеется высокий потенциал. Вследствие этого на выходе элемента И 22 появляется высокий потенциал, который открывает элемент И 23. Сигнал с выхода формирователя 4 напряжения сети через третий вход блока управления поступает на другой вход элемента И 23. Так как элемент И 23 открыт, то на его выходе появляется сигнал, которьп) поступает на четвертый выход блока управления, где вырабатывается соответствующий сигнал. С выхода счетчика 15 временного интервала сигнал, пройдя через восьмой вход блока 5 управления, одновременно поступает на один из входов триггеров 26 и 27. При этом триггер 26 переходит в нулевое, а триггер 27 - в единичное состояние. При переходе триггера 27 в единичное состояние на его выходе устанавливается высокий потенциал, который поступает на один из входов элемента И 24 и тем самым открывает его. Сигнал с выхода элемента 8 сравнения через четвертый вход блока 5 управления поступает на другой вход элемента И 24. Так как элемент И 24 открыт, то на его выходе появляется сигнал, который поступает на третий выход блока управления, где вырабaтывaetcя соответствующий сигнал. Сигналы с г ыходов счетчиков 17 числа циклов работы насоса и 16 числа импульсов соответственно проходят через пятый и седьмой входы блока управления, поступая на соответствующие входы элемента ИЛИ 28 в различные моменты времени. С выхода элемента ИЛИ 28 каждый из сигналов поступает на соответствующие входы триггеров 25, 26, 27. При этом триггеры переходят в первоначальное состояние и тем самым блок управления приводится в исходное состояние. Эти.м цикл работы блока управления заверщается.

a

Фие.З

c ,

-l:iri

infill}

Ш

- 0

to

Фиг л