Устройство для измерения дебита скважины Советский патент 1990 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к добыче ефти и может быть использовано для

измерения дебита скважин, оборудованных глубинными штанговыми насосами с приводом от станков-качалок.

Цель изобретения - повышение точ- н|ости измерения дебита.

На фиг. 1 представлена схема скпа- Ж;ины, оборудованной штанговым глу- инным насосом; на фиг. 2 - диаграмму мощности и давления при двух режи- йах работы; на фиг. 3 - структурная Схема устройства; на фиг, 4 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство состоит из глубинного фтангового насоса 1, насосных штанг Ј, насосных труб 3, станка-качалки 4. асос 1 состоит из цилиндрического сорпуса 5, плунжера 6, приемного и Нагнетательного клапанов 7 и 8. Ка- tocHbie штанги 2 представляют собой ётальные стержни круглого сечения Ј утолщенными концами с резьбой и участками с квадратным сечением для захвата ключом. Верхняя коайняя штанга соединяется с устьевым штоком 9, который имеет полированную поверхность. Привод станка-качалки 4 осуществляется от электродвигателя 1 О и управляется от станции 11 управления .

Электронная часть устройства состоит из статического преобразователя 12 мощности с трансформаторами тока и напряжения, первого ключа 13, первого формирователя 14 нормируемых импульсов, датчика 15 устьевого давления, второго ключа 16, второго формирователя 17 нормируемых импульсов, датчика 18 положения кривошипа станка-качалки 4, блока 19 управления и блока 20 обработки.

Входы статического преобразователя 12 мощности предназначены для под0

5

0

5

0

5

0

5

ключения соответственно через трансформаторы тока и напряжения к одной из фаз силовой сети электродвигателя 10, Его выход соединен с входом первого ключа 13, выход которого подключен к входу первого формирователя

14импульсов. Первый и второй выходы последнего соединены соответственно с первым и вторым входами блока

20 обработки, третий вход подключен к первому выходу блока 19 управления, вход которого соединен с выходом датчика 18 положения кривошипа станка-качалки, второй выход подключен к управляющему входу первого ключа 13, третий выход соединен с управляющим входом второго ключа 16. Вход его подключен к выходу датчика

15устьевого давления, выход соединен через второй формирователь 17 импульсов с четвертым входом блока 20 обработки,

Формирователь 14 содержит схему формирования нормируемых импульсов как по положительному значению мощности, так и по отрицательному. Формирователь 17 содержит аналогичную схему, но только по положительному значению давления. Формирователи 14 и 17 включают интегратор, компаратор, ждущий мультивибратор, ключ и реле (не показано). Блок 19 управления содержит триггер, предназначенный для управления ключами 13 и 16. Блок 20 обработки выполнен в виде двух калькуляторов.

Устройство работает следующим образом. 1

Производительность установки пропорциональна работе, совершаемой электродвигателем 10 привода на устьевом штоке 9. Показателем этой работы являются активная мощность и давление развиваемое насосом 1 на

51

устье скважины. В данном устройстве производительность установки равна

« -4-AVA t1--- - Ь т/сут

АР

ср.ц.хв

где ДР

ср, кв.

&Рср. ч. хв

И

средняя разностная мощность за период хода устьевого штока вверх, кВт; среднее разностное давление на устье скважины при ходе устьевого штока вверх кгс/см2;

удельный вес жидкости в поверхностных условиях, т/м ;

432 - постоянный коэффициент.

Ка фиг. 2 показаны диаграммы а,о мощности и давлении при двух различных режимах работы установки и значения величин, входящих в формулу. Указанное устройство служит для измерения и представления в цифровой форме величин приращения мощности Д Р и давления Др за период хода устьевого штока 9 вверх при двух различных режимах работы установки, отличающихся давление на устье.

После включения устройства в работу датчик 18 положения кривошипа станка-качалки в момент начала хода устьевого штока 9 вверх через блок 19 открывает ключи 13 и 16. Одновременно начинают формироваться импульсы по мощности и давлению, подсчет которых ведется в блоке 20. При достижении устьевым штоком 9 верхнего положения, датчик 18 положения закрывает ключи 13 и 16. При следующем цикле качания станка-качалки 4 подсчет импульсов повторяется. Цикл измерения занимает 10-15 циклов качания. Затем прикрывается задвижка на устье скважины до величины, пока давление на устье не поднимается примерно в два раза. После этого процесс измерения повторяется в течение того же числа циклов, что и при нормальном давлении на устье. .

После этого на калькуляторе по заданной программе производится вычисление дебита путем деления разностного значения нормируемых импульсов по мощности, полученных при разных давлениях на устье, на разностное значение нормируемых импуль571228°

ч сов по давлению, полученных также при различных давлениях на устье, а также умножение результата деления на удельный вес жидкости в поверхностных условиях, на постоянный коэффициент, равный 432, и коэффициент трансформации трансформаторного

тока

5

0

5

0

5

0

0

5

0

5

432 (М2 - Ml ) K-m .,,

Q ч т/сут

где Ml число нормируемых импульсов по мощности при номинальном давлении, имп; М2 - число нормируемых импульсов по мощности при повышенном давлении, имп;

81- число нормируемых импульсов по устьевому давлению при его номинальном значении, имп;

82- число нормируемых импульсов -по устьевому давлению при его повышенном значении, имп;

m - масштабный коэффициент по мощности, кВт;

п - масштабный коэффициент им/ z пульса по давлению, кгс/см ;

удельный вес поднимаемой жидкости в поверхностных условиях, т/м .

Рассмотрим работу устройства в соответствии с временной диаграм- мой (фиг. 4). На графике а показан характер изменения выходного напряжения с преобразователя 12 мощности во время хода устьевого штока. На графике b показан характер работы датчика 18 положения, когда в момент времени t в начале хода устьевого штока 9 вверх формируется импульс, который включает триггер блока 19. Работа триггера показана на графике &. После срабатывания триггера начинается интегрирование с формированием нормируемых импульсов, которые заканчиваются в моменты времени tg, tij., tg, а при появлении отрицательного напряжения с преобразователя 12 мощности - в моменты времени t7, tg. В эти же моменты времени формируются импульсы, предназначенные для счета (график е ). Результат работы первого микрокалькулятора представлен на графикеж. С момента времени- ty no tg, когда устьевой шток 9 идет вниз, срабатывает датчик 18

положения, от которого триггер при- ходит в исходное состояние, и подача напряжения от преобразователя 12 мощности и датчика 15 давления прекращается. Процесс интегрирования возобновляется вновь в момент времени t,, когда вновь срабатывает датчик 18 положения. Этот процесс повторяется несколько раз. Аналогичным образом работает система интегрирования и регистрации напряжения, идущего от датчика 15 давления. Этот процесс отражен на графиках V, U , К, Л .

На графике я показано изменение напряжения, идущего с датчика 15 давления в период хода устьевого штока вверх. На графике ц показана работа формирователя 17 импульсов, а на графике К - счетные импульсы. Результат работы второго микрокалькулятора представлен на графике А.

Результаты работы микрокалькуляторов фиксируются оператором. Затем на одном из них по указанной формуле определяется дебит.

Формула изобретения

Устройство для измерения дебита скважины, оборудованной станком-качалкой с приводом, кривошипом и штанговым глубинным насосом, электродвигателем привода станка-качалки,

5

0

5

0

5

включающее датчик устьевого давления и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения дебита, оно снабжено статическим преобразователем мощности с трансформаторами тока и напряжения, первым и вторым ключами, датчиком положения кривошипа станка-качалки, первым и вторым формирователями нормируемых импульсов, причем входы статического преобразователя мощности предназначены для подключения соответственно через трансформаторы тока и напряжения к одной из фаз силовой сети электродвигателя привода, выход соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к входу первого формирователя нормирующих импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока обработки, третий вход которого подключен к первому выходу блока управления, вход которого соединен с выходом датчика положения кривошипа станка-качалки, второй выход подключен к управляющему входу первого ключа, третий выход соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого подключен к выходу датчика устьевого давления, выход соединен через второй формирователь нормирующих импульсов с четвертым входом блока обработки.

Изобретение относится к добыче нефти. Цель - повышение точности измерения дебита. Устройство содержит станок-качалку с электроприводом, глубинный насос, преобразователь 2 мощности, датчик 15 давления, датчик 18 положения кривошипа станка-качалки, ключи 13, 16, блок 19 управления, формирователи 14, 17 импульсов по мощности и давлению, блок 20 обработки, выполненный в виде двух калькуляторов. Датчик 18 через блок 19 открывает ключи 13, 16 в нижнем положении кривошипа и закрывает в верхнем. За определенный промежуток времени ведут подсчет нормируемых импульсов на калькуляторах. Процесс повторяется для нескольких циклов качания насоса. Поднимают давление на устье путем закрытия задвижки. Повторяют процесс измерения в течение того же количества циклов. Результаты фиксируются оператором. Последний на одном из калькуляторов выполняют дебит как частное от деления приращений мощности и давления с нормирующими коэффициентами. Применение устройства позволяет повысить оперативность получения информации о дебите скважинной установки. 4 ил.

Фаг 1

Л н

SSSS3SS

Рун 7,9 нас/см2

I Xoff ус/яьевого ш/пома

гЩ

К

фиг. 2

Of

ллл

t I-д Я 1|--в-a-i H

N ...

/71fe f5

IтT iif88 p, Ј

s АЛЛ

t,s

r-rs

t

9

t,s

«f t

L

t,s