Устройство для обработки телединамограмм глубиннонасосных скважин Советский патент 1986 года по МПК F04B47/02 E21B43/00 

Изобретение относится к устройствам, используемым в области нефтедобычи и предназначенным для обработки телединамо- грамм глубиннонасосны.х скважин, может быть использовано в процессе работы говых насосов, которыми оборудованы скважины, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1134702.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем обеспечения возможности исследования условий работы сква- жинного штангэвого насоса.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для обработки теле- динамогра.мм глубиннонасосных скважин; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - временная зависимость демодулировапного сигнала усилия, получаемого на выходе датчика усилия при утечке жидкости в нагнетательной части насоса; на . 4 - временная зависимость сигнала, получаемого на выходе фиксатора нулевого уровня положи- тельной части сигнала; на фиг. 5 - временная зависимость сигнала, получаемого на выходе фиксатора нулевого уровня, отрицательной части сигнала; на фиг. 6 - временная зависимость демодулированного сиг- нала усилия, получаемого на выходе датчика усилия при утечке жидкости в приемной части насоса; на фиг. 7 - временная зависимость сигнала, получаемого на выходе фиксатора нулевого уровня по. южнтельной части сигнала; на фиг. 8 - временная зависимость сигнала, получаемого на выходе фиксатора нулевого уровня отрицательной части сигнала (при утечке жидкости в приемной части насоса), причем на фиг . 3-8 принято: Р -- усилия; t - время; I - положительная часть сигнала; II - отрицательная часть сигнала; /„ - длительность положительной части импульса сигнала усн- лия; /о - длительность отрицательной части импульса усилия; 00 -- нулевой уровень сигнала; на фиг. 9 - совмещенные друг с другом динамограммы работы скважинного штангового насоса в течение нескольких циклов при изменении работы насоса в скважине, вызванных присутствием газового фактора в откачиваемой жидкости, где 5 - ход полированного иггока; (i. С, С и €4 - линии снятия нагрузки дина.мограммы соответственно в первом, втором, третьем и четвертом циклах работы насоса; на фиг. 10 - совмещенные друг с другом временные зависимости демодулированного сигнала усилия, получаемые на выходе датчика усилия при изменении условий работы насоса в скважине, вызванных отсутствием газового фактора в откачиваемой жидкости; на фиг. 11 - совмещенные друг с другом сигналы, получаемые на выходе фиксатора нулевого уровня положительной части сигна- ла; на фиг. 12 - совмещенные друг с другом сигналы, получаемые на вы.ходе фиксатора нулевого уровня отрицательной части

5

. 0 0 55

5

5

0

сигнала; на фиг. 3 - совмещенные друг с другом динамограм.мы работ:-- скважинного 1птангогюго насоса в течение нескольки.х циклов при изменении условий работы насо- га в скважине, вызванных с.чижением притока жидкости из пласта в скважину; на фиг. 14 -- совме1ценные друг с друг-ом временные зависимости демодулированного сиг- пала усилия, нолучаемЕ)1е на выходе датчика усилия при изменении условий работы насоса в скважине, вызванных снижением притока жидкости из пласта; на фиг. 15 - сов.мещенные друг с другом сигналы, получаемые на выходе фиксатора нулевого уроз- нн положительной части сигнала; на фиг. 16- совмещенные друг с друго.м сигналы, получаемые на выходе фиксатора нулевого уровня отрип.ательной части сигнала.

Устройство .для обработки телединамо- г |убиннонасосных скважин, оборудо- ван)1ых щтанговыми насосами, содержит датчик усилия, подключенный к входа.м фиксаторов 2 и 3 соответственно нулевого уровня положительной части сигнала и нулевого уровня отрицательной части сигнала импульса датчика усилия, выходы которых подключены к первому и и второму а входам б. юка 4 управления, фор.мирователь 5 напряжения сети, подключенный к третьему аз входу блока 4, управления, счетчики 6 и 7 соответственно длительности положительной и отрицательной частей и.мпульса датчика 1 усилия, входы которых подключены к первому bi и второму Ь выходам блока 4 управления, а выходы подсоединены к входам эле.мента 8 сравнения, выходы которого подключены к четвертому Сц входу блока 4 управления и к одним .из входов первого 9 и второго 10 выходных триггеров. 3 устройство введе-гы третий 11, четвертый 1.2 и пятый 13 выходные триггеры, исполнительное реле 14, счетчик 15 временного интервала числа импульсов и счетчик 16 числа циклов работы насоса, элемент И 17 и триггер 18 контроля, при- че.м третий Ьз выход блока 4 управления подключен к входу счетчика 16 числа н.ик- лов работы насоса, выход которо.го подсоединен (pie показап) к вхо..а.у третье о выходного триггера, пятому а,-, входу блока 4 управления и к одному из входов триггера 18 контроля, выходы которого юдключены к второму входу фиксатора 3 нулевого уровня отоицательной части сигнала импульса датчика 1 усилия, к вторым входа.м первого 9 h второго 10 выходных триггеров и к одному из входов э,. 1емента И 17, другой вход KOTOpoi O подключен к одно.чу из выходов счетчнка 6 длительности положительной части импульса датчика 1 усилия, а выход - к второму входу счетчика 7 длительности отрицательной части и.мпульса датчика I усилия, один из выходов эле.мента 8 сравнения подключен к второму входу тригге|за 18 контроля, щесто.му а;; входу бло

ка 4 управления и входу (не показан) счетчика 19 числа импульсов, выход которого подсоединен к входу четвертого выходного триггера 12 и одному из входов (не показан) блока 4 управления, четвертый 04 выход которого подключен к счетчику 20 временного интервала, выход которого подсоединен к седьмому fly входу блока 4 управления и одному из входов пятого выходного триггера 13, другой вход которого подключен к пятому Ь выходу блока 4 управле- ния, а выход - к исполнительному реле 14.

Устройство для обработки телединамо- грамм глубиннонасосных скважин дополнительно снабжено тремя элементами И 21-23, двумя счетчиками 24 и 25 числа импульсов и одним выходным триггером 26, один из входов каждого из трех дополнительных элементов И 21-23 подключен к выходу элемента 8 сравнения, а выход триггера 18 контроля связан с другим входом каждого из трех дополнительных элементов И 21-23, выходы которых подключены к входам основного 19 и двух дополнительных счетчиков 24 и 25 числа импульсов, причем выходы двух дополнительных счетчиков 24 и 25 числа импульсов связаны с выходами третьего 11 основного и дополнительного 26 выходных триггеров.

Блок 4 управления содержит элементы И И|-Из и триггеры , соответствующим образом подключенные друг к другу и связанные с входами и выходами bi-и блока управления.

Устройство для обработки телединамо- грамм глубиннонасосных скважин работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 1 усилия (фиг. П поступает на вход фиксаторов 2 и 3 соответственно нулевого уровня положительной и отрицательной части сигнала импульса датчика усилия. Поэтому на выходе фиксатора 2 получается положительная часть сигнала, фиксированная на нулевом уровне (фиг. 4), а на выходе фиксатора 3 - отрицательная часть сигнала, фиксированная на нулевом уровне (фиг. 5). Это позволяет независимо от изменения нуля датчика 1 усилия получить положительную и отрицательную часть сигнала на постоянном уровне, то необходимо дл. точного изменения длительностей /„ и to- Двоичными счетчиками 6 и 7 соответственно длительности положительной и отрицательной частей импульса датчика усилия производится измерение длительности 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 5 напряжения сети. В элементе 8 сравнения производится сравнение значения in с to.

Если , то это означает, что как ус- .ловия работы насоса, так и его техничес

0 5

0 5 5

0

0

кое состояние являются нормальными. Поэтому в этом случае импульсом с первого выхода элемента 8 сравнения запускается первый выходной триггер 9 и сигнализирует о нормальном состоянии насоса и условиях его работы в скважине. После этого сигнал с четвертого выхода элемента 8 сравнения поступает на четвертый вход Оч блока 4 управления, который переключает устройство в исходное состояние, и аналогичная проверка продолжается.

Если ,TO это означает, что имеется утечка жидкости в нагнетательной части насоса (фиг. 3-5). Поэтому в данном случае импульсом с второго выхода элемента 8 сравнения запускается второй выходной триггер 10 и сигнализирует о наличии утечки жидкости в нагнетательной части насоса.

Если tr.to, то это означает, что произошло или изменение условий работы насоса в скважине (фиг. 9 и 13), или имеется утечка жидкости в приемной части насоса (фиг. 6-8). В этом случае, на третьем выходе элемента 8 сравнения получается соответствующий сигнал, и устройство переходит к исследованию условий работы насоса в скважине. Это происходит следующим образом.

Как видно из фиг. 1, сигнал с третьего выхода элемента 8 сравнения поступает на вход триггера 18 контроля. Поэтому последний переключается в единичное состояние и запрещает в дальнейщем прохождение соответствующих сигналов через фиксатор нулевого уровня отрицательной части сигнала и первый 9 и второй 10 выходные триггеры и, кро..ме того, открывает основной элемент И 17 и дополнительные элементы И 21-23. Так как сигнал с третьего выхода элемента 8 сравнения также поступает на щестой ьход ае блока 4 управления, то при этом на пятом выходе Ь блока 4 управления получается соответствующий сигнал, который поступает на вход пятого выходного триггера 13, переключает его в ну.тевое состояние, в результате чего срабатывает исполнительное реле 14 и отключает электродвигатель станка-качалки от сети (не показаны). Происходит накопление жидкости на забое скважины. Продолжительность остановки работы скважины, т. е. накопления жидкости, подсчитывается счетчиком 20 временного интервала, вход которого через четвертый выход &4 и третий вход аз блока 4 управления операциями соединен с выходом формирователя 5 напряжения сети.

По истечении заданного времени Тзад остановки электродвигателя станка-качалки на выходе счетчика 20 временного интервала получается сигнал, который поступает на вход пятого выходного триггера 13, переключает его в исходное состояние и запускает электродвигатель станка-качалки. Так как выход счетчика 20 временного

интервала соединен с седьмым входом а/ блока 4 управления, то после включения электродвигателя станка-качалки устройство переходит к анализу изменения положения линии снятия нагрузки сигнала усилия (фиг. 9-13) в каждом цикле работы насоса. При этом сигналом с третьего выхода Ьз блока 4 управления запускается счетчик 16 числа циклов работы насоса, т. е. в каждом цикле работы насоса на вход счетчика 16 поступает один импульс. В течение за- данного числа m циклов работы насоса производится измерение только длительности положительной части импульса датчика 1 усилия, т. е. отрицательная часть импульса датчика усилия через фиксатор 3 нулевого уровня отрицательной части сигнала импульса датчика усилия не проходит. Далее каждое последующее значение длительности положительной части импульса датчика усилия сравнивается с ег О преды- душ.им значением. Для этого аналогично описанному, длительность положительной части импульса датчика усилия в каждом цикле работы насоса подсчитывается в счетчике 6 длительности положительной части импульса датчика 1 усилия. В следующем цикле работы пасоса предыдущее зпа- чение длительности положительной части импульса датчика усилия из счетчика 6 через основной элемент И 17 передается в счетчик 7 длительности отрицательной части импульса датчика усилия. Таким образом в /-ом цикле работы насоса в счетчике 7 будет значение длительности /„;, а в счетчике 6 значение длительности /„o-fi)- В элементе 8 сравнения происходит сравпение („t с in(i+i)

Если в течение m циклов работы насоса каждое последующее значение длитель- мости положительной части импульса датчика усилия меньше предыдущего значения, т. е. tn(i+)ini, то это означает, что на условия работы насоса в скважине влияет присутствие газового фактора в откачива- емой жидкости (фиг. 9-12). В этом случае в каждом цикле работы насоса на втором выходе элемента 8 сравнения получается сигнал, который поступает на вход дополнительного элемента И 22. Так как последний открыт, то в каждом цикле работь; на- coca сигнал проходит через элемент И 22 и поступает на счетный вход второго дополнительного счетчика 25 числа импульсов и увеличивает содержимое счетчика 25 на единицу. После т-го цикла работы насоса содержимое счетчика 25 числа импульсов рав- няется т. В этом случае на выходе счетчика 25 числа импульсов вырабатывается сигнал, который поступает на вход дополнительного выходного триггера 26. При этом последний запускается и сигнализирует о присутствии газового фактора в откачиваемой жидкости.

Если в течение числа т циклов работы насоса каждое последующее значение

длительности положительной части ИМПУЛЬ- са датчика 1 усилия больше предыду цего значения, т, е. /,.,(,.„l) t„i, то это означает, что на условия работы насоса в скважине влияет снижение притока жидкости из пласта в скважину (фиг. 13-16). В этом случае в каждом цикле работы насоса на третьем выходе элемента 8 сравнения получается сигнал, который поступает на вход дополнительного элемента И 23. Так как последний открыт, то в каждом цикле работы насоса сигнал проходит через элемент И 23, поступает на счетный вход основного счетчика 19 числа импульсов и увеличивает его содержимое на единицу.

После т-го цикла работы насоса содержимое первого счетчика 19 числа импульсов равняется т. В этом случае на выходе ocHOBHOi O счетчика 19 числа импульсов вы- рабатыв;зется сигнал, который поступает на вход четвертого выходного триггера 2, при этом последний запускается и сигнализирует о снижении притока жидкости из пласта в скважину.

Если в течение числа т циклов работы насоса каждое последующее значение длительности положительной части импульса датчика усилия равно предыдущему значению, т. е. - п(,-;-и : ti, то это означает, что условия работы насоса в скважине не изменились, а имеется утечка жидкости в приемкой части насоса (фиг. 6--8). В этом случае в каждом цикле работы насоса на пер- во.м выходе элемента 8 сравнения получается сиг нал, котор111Й поступает на вход дополнительного элемента И 21. Так как последний открыт, то в каждом цикле работы насоса сигнал проходит через элемент И 21, поступает на счетный вход первого дополнительного счетчика 24 числа импульсов и увеличивает его содержимое на единицу.

После т-го цикла работы насоса содержимое первого дополнительного счетчика 24 числа импульсов равняется т. В этом случае на выходе счетчика 24 числа импульсов вырабатывается сигнал, КОТОРЫЙ поступает на вход третьего выходного триггера П. При этом последний запускается и сигнализирует о наличии утечки жидкости в приемной части насоса. После этого импульсом с выхода счетчика 16 чис.ча циклов работы насоса триггер 18 контроля переключается в нулевое состояние. Кроме того, с выхода счетчика 16 числа циклов работы насоса на пятый вход а-, блока 4 управления поступает сигнал, и устройство приводится в исходное состояние.

Принцип работы блока 4 управления (фиг. 2) следующий.

С выхода фиксатора 2 нулевого уровня положительной части импульса датчика усилия сигнал поступает на первый вход а; блока 4 управления (фиг. 1), этим открывается элемент И; (фиг. 2). Сигнал с выхода формирователя 5 напряжения сети поступает на третий вход аз блока 4 управления (фиг. 1) и так как элемент И (фиг. 2) открыт, этот сигнал проходит через него, и на первом выходе Ь блока 4 управления вырабатывается соответствующий сигнал. Аналогично с выхода фиксатора 3 нулевого уровня отрицательной части импульса датчика усилия сигнал поступает на второй вход az блока 4 управления (фиг. 1),

рователя 5 (фиг. 1) напряжения сети через третий вход Сз блока управления поступает на другой вход элемента И4 (фиг. 2). Так как элемент И4 открыт, то на его выходе получается сигнал, который поступает на четвертый выход Ь блока управления, где вырабатывается соответствующий сигнал.

С выхода счетчика 20 (фиг. I) Ьремен- ного интервала сигнал, пройдя через седьмой

этим открывается элемент И2 (фиг. 2). 10 вход а блока 4 управления, одновременСигнал с выхода формирователя 5 напряжения сети поступает на третий вход аз блока 4 управления (фиг. 1), и так как элемент И2 (фиг. 2) открыт, этот сигнал проходит через него, и на втором выходе бз

но поступает на один из входов триггеров Т2 и Тз (фиг. 2). При этом триггер Тг переходит в нулевое, а триггер Тз - в единичное. При переходе триггера Т в единичное состояние на его выходе устанавливаблока управления вырабатывается соответ- ется высокий потенциал, который поступает

на один из входов элемента MS и тем самым открывает его. Сигнал с четвертого выхода элемента 8 сравнения (фиг. ) через четвертый вход 04 блока 4 управления поступает на друтой вход элемента MS (фиг. 2). Так как элемент ИБ открыт, то на его выходе получается сигнал, который поступает на третий выход 6з блока управления, где вырабатывается соответствующий сигнал. Сигнал с выхода счетчика 16 (фиг. 1)

ствуюш.ии сигнал.

С третьего выхода элемента 8 сравнения сигнал поступает на щестой вход ДБ блока 4 управления (фиг. 1), поступает на один из входов триггера Ti (фиг. 2) и ус- JQ танавливает его в единичное состояние. При переходе триггера Ti из нулевого состояния в единичное на его выходе устанавливается высокий потенциал, который одновременно поступает на один из входов элемента Из и на пятый выход 65 блока управле- 25числа циклов работы насоса проходит через ния, где вырабатывается соответствующийпятый вход as блока 4 управления и посту- сигнал. Так как триггер Тд первоначальнопает на соответствующие входы триггеров находится в единичном состоянии, то с егоT|, Та и Тз (фиг. 2). При этом триггеры Ti, выхода высокий потенциал поступает наТ2 и Тз переходят в первоначальное сое- другой вход элемента Из, при этом на еготояние и тем самым блок управления при- обоих входах имеется высокий потенциал. водится в исходное состояние. Этим цикл

Вследствие этого, на выходе элемента Из получается высокий потенциал, который открывает элемент И4. Сигнал с выхода формиработы блока управления заверщается.

Следующий цикл работы блока управления происходит аналогично описан.юму.

рователя 5 (фиг. 1) напряжения сети через третий вход Сз блока управления поступает на другой вход элемента И4 (фиг. 2). Так как элемент И4 открыт, то на его выходе получается сигнал, который поступает на четвертый выход Ь блока управления, где вырабатывается соответствующий сигнал.

С выхода счетчика 20 (фиг. I) Ьремен- ного интервала сигнал, пройдя через седьмой

но поступает на один из входов триггеров Т2 и Тз (фиг. 2). При этом триггер Тг переходит в нулевое, а триггер Тз - в единичное. При переходе триггера Т в единичное состояние на его выходе устанавлива ется высокий потенциал, который поступает

работы блока управления заверщается.

Следующий цикл работы блока управления происходит аналогично описан.юму.

-5/

г. 2

Р

,1

Фиг:.3

О -Г

tn. п

Фиг А

Р li

.

Фиг 5

Фиг. 6

О -tn

О

Cf

Фиг. 9

Фиг. 10

О- tn()

Q

Фиг. 7

-to

/

-О

Фиг.8

С4 cAC2Yi

О

Фиг. 11

О -О

Фиг. 12

Р I

Фиг. 15

Фаг. /4

Фиг. 15

О Фиг. 16

Составитель Э. Гинзбург

Редактор Н. ЯцолаТехред И. ВересКорректор М. Самборская

Заказ 3006/36Тираж 586Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

-Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4