Устройство для исследования причин незаполнения жидкостью скважинных штанговых насосов глубиннонасосной установки Советский патент 1986 года по МПК E21B47/12 E21B47/00 

1 Изобретение относится к устройствам, используемым в области нефтедобычи, предназначенным для контроля работы штанговых глубинных насосов в процессе эксплуатации нефтяных скважин. Цель изобретения - повьшение точности и достоверности определения причин незаполнения насоса жидкостью На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - алгоритм работы устройства; на фиг. 4 - совмещенные друг на друге после включения глубиннонасосной установки динамограммы работы глубинного насоса в течение четырех циклов, соответствующие незаполнению насоса жидкостью, вызванному влиянием пластового газа на работу насоса, и показьгеающие, что газовые защитные приспособления, находящиеся у приема насоса, работают нормально (где Р - условие; S - ход полированного штока; t - время; t длительность импульса датчика усилия в первом цикле работы насоса; ty то же, во втором цикле работы насоса; Л, , Л , Л , Л4 линия сняти нагрузки динамографа соответственно в первом, втором, третьем и четвертом циклах работы насоса; 00 - нуле вой уровень сигнала); на фиг. 5 то же, при ненормальной работе газо вых защитных приспособлений, находящихся у приема насоса; на фиг. 6 то же, при незаполнении насоса жидкостью, вызванном снижением динами ческого уровня жидкости в затрубном пространстве скважины до приема наcoca. Устройство содержит (фиг, 1) дат чик 1 усилия, фиксатор 2 нулевого уровня, счетчик 3 длительности импульсов датчика усилия, счетчик 4 числа циклов работы насоса, счетчик 5 числа циклов незаполнения насоса, формирователь 6 напряжения сети, элемент 7 сравнения, блок 8 принятия решений, блок 9 управления, сче чик 10 времени остановки глубиннона сосной установки, первый выходной триггер 11, исполнительное реле 12, регистр 13 памяти, второй выходной триггер 14, третий выходной триггер 15, счетчик 16 числа импуль .сов, четвертый выходной триггер 17, пятый выходной триггер 18. 432 Блок 9 управления содержит элеенты И 19 и 20, триггеры 21, 22 и 23 и триггер Шмитта 24. Устройство работает следующим образом. При подаче сигнала Пуск он поступает на первый вход первого выходного триггера и переключает его на нулевое состояние. При этом срабатывает исполнительное реле 12 и выключается электродвигатель станкакачалки. Кроме того, при поступлении сигнала Пуск на пятый вход а у блока 9 управления импульсы с выхода формирователя 6 напряжения сети, пройдя через шестой выход Ь блока 9 управления, поступают на вход счетчика 10 времени остановки глубиннонасосной установки. Таким образом, в счетчике 10 происходит подсчет времени остановки (Тр) глубиннонасосной установки. При достижении содержимого счетчика 10 времени остановки глубиннонасосной установки заданной величины (Тзд, ) на его выходе вырабатывается сигнал, который поступает на второй вход первого триггера 11 и на четвертый вход с( блока 9 управления. При этом первый выходной триггер 11 устанавливается в состояние 1, поэтому срабатывает исполнительное реле 12 и включается электродвигатель станкакачалки. При этом фиксированный на нулевом уровне сигнал усилия P(t) с выхода фиксатора 2 нулевого уровня поступает на первый вход а, блока 9 управления. Далее импульсы с выхода формирователя 6 напряжения сети, пройдя через первый выход Ь, блока 9 управления, поступают на вход счетчика 3 длительности импульса датчика усилия. Таким образом в счетчике 3 происходит подсчет длительности импульса датчика усилия tu . В конце времени tu на четвертом выходе з блока 9 управления получается сигнал, который поступает на третий вход элемента 7 сравнения.При этом в элементе 7 сравнения происходит сравнение текущего значения длительности импульса датчика усилия ty, (выход счетчика 3) с предыдущим значением длительности импульса датчика усилия t (выход регистра 13 памяти), в данном случае tij 0. Если tn t данном случае, то на первом выходе элемента 7 сравнения получается сиг нал, который поступает на вход счет чика 5 числа незаполнений и увеличи вает его содержимое на единицу. Если ty i ty , то на втором выходе элемента 7 сравнения получаетс сигнал, который поступает на вход счетчика 16 числа импульсов и увеличивает его содержимое на единицу. Далее на третьем выходе Ъ, блока 9 управления получается сигнал, который поступает на вход регистра 13 памяти. При этом значения t. с вы хода счетчика 3 записываются в регистр 13 памяти. Так как второй выход Ьз блока 9 управления подключен на вход счетчика 4 числа циклов работы насоса, то в каждом цикле работы насоса содержимое счетчика 4 увеличивается на единицу. Если содержимое счетчика 4 числа циклов работы насоса Мр меньше заданной ве личины , m , то на его выходе сигна не вырабатывается,и в следующем цик ле работы насоса происходит аналоги ное измерение длительности импульса датчика усилия и его сравнения с . t . При подсчете счетчиком 4 числа циклов работы насоса заданной ве личины m на его выходе получается сигнал, который поступает на второй вход блока 8 принятия решений и на третий вход а блока 9 управления. При этом на пятом выходе Ь блока управления получается сигнал, который поступает на третий вход блока 8 принятия решений, где сначала про исходит сравнение содержимого счетчика 5 числа незаполнений Кх) с содержимым счетчика 4 числа циклов ра боты насоса ( m). Если к m , то на первом выходе блока 8 принятия решений вырабатывается сигнал, который поступает на вход второго выходт ного триггера 14, сигнализирующий о том, что причиной незаполнения насоса жидкостью является снижение динамического уровня жидкости до приема насоса. Если к- т, то в логической схеме 8 происходит сравнение содержимого счетчика 16 числа импульсов (q) с содержимым счетчика 4 числа циклов работы насоса (т ). Если q т, то на втором и третьем выходах блока 8 принятия решений вьфабатываются сигналы, которые поступают соответственно на вход треть его 15 и четвертого 17 выходных триггеров. При этом третий выходной триггер 15 сигнализирует о том, что причиной незаполнения насоса жидкостью является влияние пластового газа на работу насоса, а четвертый выходной триггер 17 сигнализирует о том, что газовые защитные приспособления, находящиеся у приема насоса, работают нормально. Если q т, то на втором и четвертом выходах блока 8 приня-гйя решений вырабатываются сигналы, которые поступают соответственно на вход третьего 15 и,пятого 18-,выходных триггеров. При этом третий выходной триггер 15 сигнализирует о том, что причиной незаполнения насоса жидкостью является влияние пластового газа на работу насоса, а пятый выходной триггер 18 сигнализирует о том, что газовые защитные приспособления, находящиеся у приема насоса, работают ненормально. Блок 9 управления работает следующим образом (фиг.2). При поступлении сигнала Пуск на пятый вход а блока управления триггер 21 устанавливается в единичное состояние, поэтому открывается элемент И 19, и поступающие на второй вход а блока управления импульсы с выхода формирователя 6 (фиг. 1) проходят через элемент И 19, и на шестом выходе bg блока управления вырабатываются соответствующие сигналы. При поступлении с выхода счетчика 10 (фиг.1) сигнала на четвертый вход а блока управления триггер 21 переходит в нулевое состояние, поэтому элемент И 19 закрывается и прекращается прохождение импульсов через него. При поступлении сигнала P(t) с выхода фиксатора 2 (фиг. 1) на первый вход а, блока управления срабатывает триггер Шмитта 24 и на втором выходе bj блока управления получается высокий уровень напряжения. Высоким уровнем напряжения с выхода триггера Шмитта 24 открывается элемент И 20, и поступающие на второй вход о блока управления импульсы с выхода формирователя 6 (фиг. 1) проходят через элемент И 20 и на первом выходе Ь, блока управления вырабатываются соответствующие сигналы. При снижении сигнала P(t) до нулевого ровня на выходе фиксатора 2 (фиг.1) сигнал не получается, поэтому на

первый вход Q, блока управления сигнал не поступает и триггер Шмитта 24 переходит в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе триггера Шмитта 24 получается высокий уровень напряжения, и на четвертом выходе Ь блока управления вырабатывается соответствующий сигнал. Высокий уровень напряжения с инверсного выхода триггера Шмитта 24 устанавливает триггер 22 в нулевое состояние, поэтому в инверсном выходе триггера 22 получается сигнал, который поступает на третий выход Ь блока управления. При поступлении с выхода-счетчика 4 (фиг. 1) сигнала на третий вход а блока управления триггер 23 переходит в единичное

состояние, и на пятом выходе Ь блока управления получается соответствующий сигнал.

Таким образом, предлагаемое устройство кроме определения причин незаполнения насоса жидкостью, вы- званного влиянием пластового газа на работу насоса и снижением динамического уровня жидкости в эатрубном пространстве скважины до приема насоса, позволяет автоматически диагностировать техническое состояние газовых защитных приспособлений,

находящихся у приема насоса, и тем самым повысить точность и достоверность определения причин незаполнения насоса жидкостью.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 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 которого подключен к входу счетчика длительности импульсов датчика усилия, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения и к входу регистра памяти, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, выход последнего подключен к входу счетчика числа циклов незаполнения насоса, выход которого подключен к первому входу блока принятия решений, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам второго и третьего выходного триггеров, а третий вход блока принятия решений подключен к пятому выходу блока управления, второй выход которого через счатчик числа .циклов работы насоса подключен к второму входу блока принятия решений и к третьему входу блока управления, шестой выход которого подключен к входу счетчика времени остановки глубиннонасосной установки, выход последнего подключен к входу первого выходного триггера и к четвертому входу блока управления, пятый вход которого подключен к другому входу первого выходного триггера, выход которого подключен к исполнительному реле, а третий вход элемента сравнения и другой вход ре(Л гистра памяти подключены соответственно к четвертому и третьему выходам блока управления, второй вход которого подключен к выходу формирователя напряжения сети, отличающееся тем, что, с Ю целью повьвпения точности и достоверности определения причин незаполнеОэ ния насоса жидкостью, оно снабжеО5 .но счетчиком числа импульсов, чет вертым и пятым выходными триггерасо ми, причем выход элемента сравнения подключен к входу счетчика числа импульсов, выход которого подключен к четвертому входу блока принятия решения, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входам четвертого и пятого выходного триггеров.

Пуск Фиг. 1

Отключатй г/н

//ffVfl/70 установку

S/fJJfOVUffJb S/И

Фшсашодате P(t)Htt нулевом уровне

1 змерать tyi

Записа/т) 4/ & I регистр памяти ifC/TJOMOffff

Нет

Увеличить k на единицу

9а2.Ъ

Р

I k/JlMJJ..

f(tt

у

e

pfti

AWM

f

0

.

W.V

/ Д

-

МгМ

-fffViViVA

AVtVjV

ff