Устройство для определения причин незаполнения жидкостью скважинных штанговых насосов глубиннонасосной установки Советский патент 1985 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к устройствам для контроля работы насосов в процессе их эксплуатации, вчастности к устройствам для определения причин незаполнения жидкостью скважинных штанговых насосов глубиннонасосной установки,, и может быть использовано в нефтедобыче.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности информации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения причин незаполнения жидкостью скважинных штанговых насосов глубиннонасосной установки; на фиг. 2 схема блока управления операциями в раскрытом виде; на фиг. 3 - алгоритм работы устройства; на фиг. 4а,б,в совмещенные друг с другом после вклю чения глубиннонасосной установки динамограммы работы скважинного штангового насоса в течение трех циклов при незаполнении насоса жидкостью, вызванном влиянием пластового газа на работу насоса (а - замкнутая динамограмма, б - временная развертка сигнала, получаемая на выходе датчика усилия, в - сигнал, получаемьш на выходе фиксатора нулевого уровня) на фиг. 5а,6,в - совмещенные друг с другом после включения глубиннонасосной установки динамограммы работы скважинного штангового насоса , в течение трех циклов при незаполнеНИИ насоса жидкостью, вызванном снижением динамического уровня жидкости в затрубном пространстве скважины до приема насоса (а - замкнутая динамограмма,б - временная развертка сигнала, получаемая на выходе датчика усилия, в - сигнал, иолучаемьй на выходе фиксатора нулевого уровня)

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения; а,, а,, ..., а. - входы блока управления ; в, в, ..., в, выходы блока управления; n, элементы И; Т., . Т - триггеры; Т.Ш. триггер Шмидта.

На фиг. 4 и 5 приняты следующие обозначения: Р усилие; S - ход полированного штока; t - время;

Л . П, Л, - линии снятия нагрузки

1 1 3 .динамограммы соответственно в первом

во втор жив третьем циклах работы насоса;СО - нупевой уровень сигнала; t - длительность импульса датчика усилия в лервом цикле работы насоса.

Устройство для определения причиннезаполнения жидкостью скважинных штанговых насосов глубиннонасосной установки содержит датчик 1 усилия, выход которого через фиксатор 2 нулевого уровня подключен к первому входу а блока 3 управления, первьй выход в. и второй вход а2 которого связаны соответственно с входом счетчика 4 длительности импульсов датчика 1 усилия и с выходом формирователя 5 напряжения сети Выход счетчика 4 длительности им- . пульсов датчика 1 усилия подключен к первому входу элемента 6 сравнения, причем выход последнего через счетчик 7 числа циклов незаполнения насоса подключен к первому входу логической схемы 8, второй вход которьй через счетчик 9 числа циклов работы насоса связан с вторым выходом1Вл блока 3 управления. Устройство содержит также счетчик 10 времени остановки глубиннонасосной установки, выход которого связан с входом основного выходного триггера 11, при этом выход последнего подключен к исполнительному реле 12 Устройство снабжено двумя дополнительными выходными триггерами 13 и 14 и регистром 15 памяти, входы которого подключены к выходу счетчика 4 длительности импульсов датчика 1 усилия и третьему выходу Вд блока 3 управления, а выход - к второму входу элемента 6 сравнения, причем третий вход последнего свя- зан с четвертым выходом в блока 3 управления, пятьй выход в и третий вход ад которого, в свою очеред соответственно подключены к третьем входу логической схемы 8 и к выходу счетчика 9 числа циклов работы насоса. Выходы логической схемы 8 связаны с входами двух дополнительных триггеров 13 и 14. Шестой выход в, 6j;oKa 3 управления подключен к входу счетчика 10 времени остановки глубиннонасосной установки, а выход последнего связан одновременно с четвертым входом а блока 3 управления и одним из входов основного выходного триггера 11, другой вход которого подключен к пятому входу а5 блока 3 управления. 3 Предлагаемое устройство для определения причин незаполнения жидкостью скважинных. штанговых насосов глубиннонасосной установки работает следующим образом. При подаче сигнала Пуск он по ступает на первьш вход основного в ходного триггера 11 и переключает его в нулевое состояние. При этом обесточивается исполнительное реле 12 и выключается электродвигатель станка-качалки (на чертежах не пок за.ны). Кроме того, при поступлении сигнала Пуск на пятый вход ау блока 3 управления,, импульсы с выхода формирователя 5 напряжения сети, пройдя через шестой выход в, блока 3 управления, поступают на вход счетчика 10 времени остановки глубиннонасосной установ ки. Таким образом в счетчике 10 происходит подсчет времени останов ки (Тц) глубиннонасосной установки При достижении содержимым счетчика 10 времени остановки глубиннонасос ной установки заданной величины (Tjp,) на его выходе вырабатывается сигнал, который поступает на второй вход основного триггера 11 и на четвертьш вход а блока 3 управления. При этом основной выхо ной триггер 11 устанавливается в состояние 1, поэтому срабатывает исполнительное реле 12 и включается электродвигатель станка-качалки При этом фиксированный на нулевом уровне сигнал усилия P(t) с выхода фиксатора 2 нулевого уровня поступает на первьй вход а блока 3 управления. Далее импульсы с вькода формирователя 5 напряжения сети пройдя через первьй выход в блока 3 управления, поступают на вход счетчика 4 длительности импульса датчика 1 усилия. Таким образом, в счетчике 4 происходит подсчет длительности импульса датчика 1 усилия t,,. . В конце времени t н четвертом выходе в блока 3 управ ления получается сигнал, которьй поступает на вход элемента 6 сравнени При этом в элементе 6 сравнения про ходит сравнение текущего значения длительности импульса датчика 1 усилия t, (вход счетчика 4 длительности импульса датчика усилия) с предьщущим значением длительности импульса датчика 1 усилия t 39.4 (выход регистра 15 памяти), в данном случае . Если t,, 7 t- , как в данном случае,то на выходе .элемент 6 сравнения получается сигнал, который поступает на вход счетчика 7 числа циклов незаполнения насосов и увеличивает его содержимое на единицу. Если t у-1 t, , то на выходе элемента 6 сравнения сигнал не вырабатывается. Далее на третьем выходе в, блока 3 управления получается сигнал, которьй поступает на вход регистра 15 памяти. При этом значения с выхода счетчика 4 длительности импульса датчика усилия записьгоаются в регистр 15 памяти. Так как второй выход в. блока 3 управления подключен на вход снетчика 9 числа циклов работы насоса, то в каждом цикле работы насоса - содержимое счетчика 9 числа циклов работы насоса увеличивается на единицу. Если -содержимое счетчика 9 числа циклов работы насоса Пр меньше заданной величины т, то на его выходе сигнал не вырабатывается и в следующем цикле работы насоса происходит аналогичное измерение длительности импульса датчика 1 усилия t и его сравнения с t . При подсчете счетчиком 9 числа циклов работы насоса заданной величины m на его выходе получается сигнал, которьй поступает на один из входов логической схемы 8 и ,на третий вход а блока 3 управления. При этом на пятом выходе в. блока 3 управления получается сигнал, которьй поступает на вход логической схемы 8, где происходит сравнение содержимого счетчика 7 числа циклов незаполнения насосов (К) с содержимым, счетчика 9 числа циклов работы насоса (т). Если , то на первом выходе логической схемы В вырабатывается сигнал, который поступает на вход первого дополнительного выходного триггера 13, сигнализирующий о том, что причиной незаполнения насоса жидкостью является снижение динамического уровня жидкости до приема насоса (фиг. 5). Если К т, то на втором выходе логической схемы 8 вырабатывается сигнал, которьй поступает на вход второго дополнительного выходного тригге- ра 14, сигнализирующий о том, что причиной незаполнения насоса зиадкостью является влияние пластового газа на работу насоса (фиг. 4). Блок 3 управления работает следу;ю1цим образом-(фиг. 2). При поступлении сигнала Пуск на пятый вход а блока 3 управления .триггер Т устанавливается в единичное состояние. Позтому открывается элемент И и поступающие на второй вход а. блока 3 управления импульсы 1 .4 t-ii-r j ттттсг ТЛХМТЛ/ТТТч с выхода формирователя 5 напряжения сети (фиг. 1), проходят через элемент И. и на шестом выходе в блока 3 управления вырабатьшаются соответствуилцие сигналы. При поступлении с выхода счетчика 10 времени останов ки глубиннонасосной установки (фиг.1 сигнала на четвертый вход а блока 3 управления, триггер Т, переходит в нулевое состояние, поэтому элемент И закрьшается и прекращается прохож дение импульсов через элемент И. При поступлении сигнала P(t) с выхода фиксатора 2 нулевого уровня (фиг. 1) на первый вход а блока 3 управления, срабатывает триггер Шмид та и на втором выходе в2 блока 3 управления получается высокий урове напряжения. Высоким уровнем напряже ния с выхода триггера Шмидта открывается элемент Иг и поступающие.на второй вход а2 блока 3 управления мпульсы с выхода формирователя 5 напряжения сети (фиг. 1) проходят через элемент И и на первом выходе By блока 3 .управления вырабатываются соответствующие сигналы. При снижении сигнала P(t) до нулевого уровня на выходе фиксатора 2 нулевого уровня (фиг. 1) сигнал не получается, поэтому на первый вход а блока 3 управления сигнал не поступает и триггер Шмидта переходит в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе триггера Шмидта получается высокий уровень напряжения и на четвертом выходе В; блока 3 управления вьфабатывается соответствующий сигнал. Высокий уровень напряжения с инверсного выхода триггера Шмидта устанавливает триггер Tj в нулевое состояние, на инверсном выходе триггера Т получается сигнал, который поступает на третий выход в блока 3 управления. При поступлении с выхода счетчика 9 числа циклов работы насоса (фиг. 1) сигнала на третий вход а блока 3 управления триггер Т переходит в единичное состояние и на .пятом выходе в g- блока 3 управления получается соответствующий сигнал.

Начала

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИЧИН НЕЗАПОЛНЕНИЯ ЖИДКОСТЬЮ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ, содержащее датчик усилия, выход которого через фиксатор нулевого уровня подключен к первому входу блока управления, первый выход и второй вход которого связаны соответственно с входом счетчика длительности импульсов- датчика усилия и с выходом формирователя напряжения сети, а выход счетчика длительности импульсов датчика усилия, подключен к первому входу элемента сравнения, причем выход последнего через счетчик числа циклов незаполнения насоса подключен к первому входу логической системы, второй вход которой через счетчик числа циклов работы насоса связан с вторым выходом блока управления, а также счетчик времени остановки глубиннонасосной установки, выход которого связан с входом основного выходного триггера, при этом выход последнего подключен к исполнительному реле, отличающееся тем, что, с целью распшрения функциональных возможностей и повышения точности информации, оно снабжено двумя дополнительными выходными триггерами и регистром памяти, входы которого подключены к выходу счетчика длительности импульсов датчика усилия и третьему выходу блока управления, S а выход - к второму входу элемента сравнения, причем третий вход пос(А леднего свЛзан с четвертым выходом блока управления, пятый выход и треС тий вход которого в свою очередь соответственно подключены к третьему входу логической схемы и к выходу ; счетчика числа циклов работы насоса, выходы логической схемы связаны с входами двух дополнительных триггеров, шестой выход блока управления подключен к входу счетчика времени остановки глубиннонасосной установо ки, а выход последнего связан одно временно с четвертым входом блока управления и одним из входов основного выходного триггера, другой вход которого подключен к пятому входу блока управления.

«

Oj

Фиг.2

Отключить г/н дстановну

Подсчитать время Ту

Да

Нет.

Включит z/нуспщ токуI

Фиксировать P(t} на нулевом уровне

Измерять ty

Записать ty S регистр памяти

Нет

Ябемчить К на единицу

Н т

Конец

Фиг.3

111

pfr;

n / . . j

«fuv

0-1

.-0