Способ передачи информации с глубинного прибора Советский патент 1993 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к области управления разработкой нефтяных месторождений на основе автоматизированного контроля за физическими параметрами механизированных нефтяных скважин, оборудованных штанговыми насосами.

Целью изобретения является повышение эффективности передачи информации за счет снижения энергетических затрат непосредственно в скважинах, оборудованных штанговыми насосами.

Способ реализуется следующей последовательностью операций.

Измеряют величины глубинных параметров.

При .перемещении колонны насосных штанг вверх преобразуют часть ее энергии перемещения в противодействующее усилие за счет установленных на насосно-ком- прессорной трубе из диэлектрического материала электромагнитной обмотки, а против ее на штанге из немагнитного материала постоянного магнита, и создания при перемещении их друг относительно друга противодействующего электромагнитного поля, противоположного полюсам постоянного магнита.

, Формируют информационные сигналы давления на колонне насосных штанг за счет пондермоторной электромагнитной си

4 Ч

лы путем регулирования величины напряженности магнитного поля Н тока I противодействующего электрическому полю Е. При этом:Е -В-У

где В - магнитная индукция постоянного магнита; V - скорость движения постоянного магнита.

На поверхности выделяют сигналы дав- ле.ния на колонне насосных штанг с последующим их преобразованием в значение измеряемых величин параметров и регистрацией. Вследствие использования при формировании информационных сигналов давления преобразованной в противодей- ствующее усилие части энергии перемеще- ния вверх колонны насосных штанг, снижаются энергетические затраты от автономного источника питания, вследствие чего повышается эффективность передачи информация с глубинного прибора.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства для осуществления способа передачи информации с глубинного прибора; на фиг, 2 - структурная электрическая схема уст: ройства; на фиг. 3 - временная диаграмма сигналов управления устройства для осуществления способа.

Устройство (фиг. 1) содержит колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 1 со штанговым насосом 2, размещенным в пре- делах обсадной колонны 3. Внутри колонны НКТ 1 размещена колонна насосных штанг 4, на одной из которых, выполненной из немагнитного материала, установлен постоянный магнит 6. Напротив магнита 6 на НКТ 7, выполненной из диэлектрического материала, установлена электромагнитная обмотка 8, соединенная отрезком кабеля 9с глубинным прибором 10. Структурная электрическая схема устройства содержит со- вместно с электрической схемой прибора 10 (фиг. 2) реле 11 с управляемыми электродами (контактами) 12 и формирователь сигнала хода насосных штанг (ФМСХ) 13. Структурная электрическая схема прибора 10 включает инверторы (ИР) 14, 15, схемы выделения переднего фронта импульсов (СМВПФ) 16, 17 схемы задержки импульсов (СМЗИ) 18,19.20, счетчик импульсов (СЧИ)21, цифровой компаратор (ЦРК) 22, схемы совпа- дений И (CMC) 23, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 24 с датчиком физической величины, например, давления (на схеме не изображен), блок канальной памяти (БККП) 25, согласующий усилитель 26.

При этом управляемые электроды 12 реле 11 соединены параллельно электромагнитной обмотке 8, незаземленный вывод которой подсоединен ко входу ФМСХ 13,

выход которого подключен к объединенным входам ИР 14 и СМВПФ 16.

Выход СМВПФ 16 подключен одновременно ко входу СМЗИ 18 и ко входу синхронизации считывания БККП 25. Выход СМЗИ 18 подключен к счетному входу СЧИ 21, выходы которого подсоединены к входам ЦРК 22, выход последнего подключен к объединенным входам схемы И CMC 23 и ИР 15.

Выход инвертора .ИР 15 подключен к управляющему входу разрешения считыва- .ния БККП 25.

Выход ИР 14 подсоединен ко второму входу схемы И CMC 23, выход которой подключен к схеме СМВПФ 17. Выход СМВПФ 17 одновременно подключен к управляющему входу запуска АЦП 24 и ко входу СМЗИ 19, выход которой подсоединен к управляющему входу записи БККП 25 и СМЗИ 20. Выход СМЗИ 20 соединен со входом сброс О СЧИ 21. Информационные выходы АЦП 24 подсоединены к информационным входам БККП 25, информационный выход которого через СПУ 26 подключен к управляющему входу реле 11. При этом функциональные узлы 14-23 выполняют роль схемы синхронизации работы узлов измерения АЦП 24 физического параметра, БК.КР 25 соответственно, узла передачи информ-ации (реле 11). Выход формирователя ФМСХ 13 является тактовым входом синхронизации электрической схемы прибора 10. А выход СПУ 26 является информационным выходом электрической схемы прибора.

Устройство работает следующим, образом..

При перемещении колонны насосных штанг 4 вверх совместно с постоянным магнитом 6, согласно закону электромагнитной индукции, в обмотке 8 возбуждается противодействующее электрическое поле Е - В V, пропорциональное магнитной индукции В и скорости перемещения V постоянного магнита 6 относительно обмотки 8. Формирователь сигнала хода насосных штанг вверх 13, выполненный, например, на основе ждущего одновибратора, запускается по переднему фронту импульса полярности, соответствующей Е от перемещения магнита 6 вверх и формирует импульс С1 (фиг. 3) длительности, не превышающей времени хода насосных штанг вверх.

СМВПФ 16 формирует синхроимпульс СЗ (см. фиг, 3), который подается одновременно через СМЗИ 18 на счетный вход СЧИ 21 (С4-) и на вход управления БККП 25 (СЗ).

Сравниваемое опорное число ЦФК 22 равно числу задействованных двоичных ячеек БККП 25 с учетом числа информационных разрядов, а также разрядов адреса и команд (по необходимости). На выходе ЦРК22 в процессе счета имеется сигнал, соответствующий О (С5), который через ИР 15 (С6) обеспечивает режим считывания в последовательном коде с БККП 25 по сигналу синхроимпульса СЗ. При этом информативные импульсы, соответствующие логической 1, с БККП 25 через СПУ 26 подаются на управляющий вход реле 11 и обеспечивают с посредством электродов 12 короткое замыкание электромагнитной обмотки 8. Ток короткого замыкания управляет величиной напряженности магнитного поля Н. Как

известно Н --,

где N - число витков обмотки 8, I - длина обмотки 8 в метрах.

При этом за счет образующейся пондер- моторной силы F BIN, противодействующей перемещению постоянного магнита 6 с колонной штанг 4, формируются на ней сигналы давления. Т. е. создаётся электромагнитное поле полярности противоположной полюсам магнита 6, что и создает противодействующее усилие перемещению колонны насосно-компрессорных штанг, причем за счет преобразования энергии их перемещения.

Возможны варианты схемы глубинного прибора, когда за один ход насосных штанг может быть передана серия информационных сигналов.

Селекция, обработка (сжатие информации) и передача информации на поверхности производится известными приемами и устройствами, широко описанными в технической литературе, например, за счет измерения потребляемой мощности э/двигателем ШГН при ходе насосных штанг вверх и выделения информационных сигналов также известными методами, используемыми в импульсной технике.

Окончание передачи информации (изъятие всей информации из блока канальной памяти) соответствует срабатывают ЦРК 22, на выходе которого появляется положительный импульс (С5). При этом с инвертора ИР 15 поступает на блок канальной памяти сигнал Сб, запрещающий считывание. Одновременно, во время обратного хода насосных штанг вниз с инвертора ИР 14 на CMC 23 поступает сигнал положительной полярности С2. При этом на выходе CMC 23 образуется сигнал С7. который на схеме

СМВПФ 17 формирует сигнал С8, запускающий АЦП 24 на время сигнала С9 и после СМЗИ 19 (СЮ), обеспечивающий запись информации АЦП 24 на БККП 25. Одновременно после СМЗИ 20 образуется сигнал С11, который производит сброс СЧИ 21 в состояние О и, соответственно, смену выходного потенциала ЦРК 22 на первоначальный. При очередном перемещении насосных

штанг вверх схема глубинного прибора подготовлена к повторной передаче информации.

Питание глубинного прибора осуществляется автономным источником питания,

который на фиг. не изображен.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого изобретения заключается в минимизации количества энергии в сква- жинных условиях, потребляемой от автономных источников питания для передачи информации с глубинного прибора на поверхность в скважинах, оборудованных ШГН. Этим обеспечивается снижение энергетических затрат непосредственно в скважинах, и соответственно высокая эффективность передачи информации.

Формул а изобретения

Способ передачи информации с глубинного прибора, включающий измерение величины глубинных параметров, преобразование их в сигналы давления и формирование информационных сигналов

для передачи от прибора на поверхность, от пинающийся тем, что, с целью повышения эффективности передачи информации за счет снижения энергетических затрат непосредственно в скважинах, оборудованных штанговыми насосами, преобразуют часть энергии перемещения колонны насосных штанг вверх в противодействующее усилие путем установки на насосно-компрессорной трубе из диэлектрического материала электромагнитной обмотки, а против нее на штанге из немагнитного материала - постоянного магнита и перемещения его совместно с колонной насосных штанг, создают противодействующее этому перемещению электромагнитное поле, противоположной полюсам постоянного магнита полярности, и информационные сигналы формируют путем регулирования величин напряженности и тока

электромагнитного поля зависимости от изменения величин глубинных параметров.

О5

Т

оо о гЈ

s

N

i

Назначение; изобретение относится к управлению разработкой нефтяных месторождений на основе автоматизированного контропя геофизических параметров механизированных нефтяных скважин. Сущность изобретения: способ включает измерение величин глубинных параметров, преобразование их в сигналы давления и формирование информационных сигналов для передачи от прибора на поверхность. Дополнительно перемещают совместно с колонной насосных штанг постоянный магнит и создают противодействующее этому перемещение электромагнитное поле противоположной полюсам постоянного магнита полярности. Затем в зависимости от изменения величин глубинных параметров регулируют величину напряженности и тока противодействующего электромагнитного тока, формируя Информационные сигналы давления на, колонне насосных штанг. При .этом достигается повышение эффективности передачи, информации в скважинах, оборудованных штанговыми насосами за счет того, что для формирования информационного сигнала давления, в отличие от известного способа, используется не энергия автономного источника питания, а энергия перемещения колонны насосных штанг, преобразуемая в противодействующее усилие. 3 ил. №

I.

.J

ct

«.

C(

d

C6l

Cl C

c$

CIQ &/

Ј

.H

(

f

ж

Фиг. З