Устройство для автоматического управления глубинно-насосной установки малодебитных нефтяных скважин Советский патент 1978 года по МПК E21B47/12 E21B47/00 

Изобретение относится к нефтедобыче и предназначено для автоматическот-о упрайпения работой малодебитных глубиннонасос- ных нефтяных скважин, эксплуатирующихся в режиме периодической откачки жидкости. Для повышения технике-экономических показателей малодебитных глубиннонасосных скважин широко применяется режим автоматической периодической откачки, при которо глубиннонасосная установка включается в работу по истечении заданного времени накопления жидкости и останавливается как только уровень жидкости в затрубном пространстве понижается до приема насоса. Известно устройство для автоматической периодической эксплуатации малодебитных нефтяных скважин 1. Недостатком такого устройства является то, что при работе оно подвержено влиянию различных случайных факторов, ненадежно, а также сложно по конструкции, Наиболее близким техническим (решением к предлагаемому изобретению является устройство для. автоматического управления глубиннонасосной установкой малодебитных нефтяных скважин, содержащее датчик усилий, блок отключения двигателя станка - качалки, блок управления, выходы которого подключены к входам счетчика длительности импульса датчика усилий, счетчик циклов работы насоса и счетчик числа и Иклов не- заполнения насоса, схему совпадения и схемы сравнения- 2. Устройство в каждом цикле работы глубинного насоса производит измерение длительности импульса датчикаусилия, которая сравнивается с уставкой данной скважи ны. Если длительность импульса датчика усилия меньше уставки, то означает что уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизился до приема насоса. Поэтому в следующем цикле работьс глубинного насоса аналогичные измерения длительности импульса датчика усилий и сравнение ее с уставкой продолжается, v Если длительность импульса датчика усилия больше или равно уставке, то схема сравнения вырабатывает сигнал, означающий, что, возможно, уровень жидкости в затрубном пространстве снизился до приема насоса. Для проверки достоверности с момента появления первого сигнала о снижении уровня жидкости до приема насоса в течение опредепенного времени подсчитывают чиспо циклов рабос i насоса и число циклов незапопнения насоса, которые далее сравнивают

Недостатком этого устройства является то, что перед установкой устройства на скважине требуется проведение предварител ных измерений для выявления значения уставки И1 последующей настройки на параметры этой скважины, что снижает его надежность. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем обеспечения его автоматической настройки на параметры сквах ины, не зависящих от исходных данных конкретной скважины. Для этого устройство снабжено дегштелем и блоком памяти, входы которого подключены соответственно к выходу блока уп равления и к выхрду счетчика длительности импульса датчика усилий, при этом выход блока памяти подключен к одному из входов делителя, второй вход которого подключен к выходу блока управления, а третий вход делителя соединен с выходом сче чика длительности импульса датчика усилий причем выход делителя подключен через схему сравнения к входу блока управления. На фиг. 1 дана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 -. . временная зависимость сигнала усилия, получаемого на выходе датчика усилия систе телединамометрирования в случае полного заполнения насоса жидкостью; на фиг, 3 - временная зависимость сигнала усилия, получаемого на выходе датчика усилия систе телединамометрирования; в случае неполного заполнения насоса жидкостью, в случае сниженуш уровня жидкости в затрубном пространстве до приема насоса. Устройство имеет датчик 1 усилий, блок 2 отключения .двигателя станка-качалки, блок управления 3, выходы которого подклю чены к входам счетчика 4 длительности импуль са датчика усилий 1, счетчика 5 циклов работы н&соса и счетчика 6 числа циклов незаполнения насоса, схему совпадения 7 и схе мы сравнения 8 и 9. Устройство снабжено делителем 10 и блоком памяти 11, входы которого подклю чены соответственно-к выходу блока управления 3 и к выходу счетчика длительности импупьса 4. Выход блока памяти 11 подключен к одному из входов делителя 10, второй вход которого подключен к выходу блока управления 3, а третий вход делителя соединен с выходом счетчика длительности импульса 4 датчика усипий, причем выход делителя 10 подключен через схему сравнения 8 к входу блока управления,

Устройство, кроме тото, включает фиксатор 12 нулевого уровня и формирователь напряжения 13.

Блок 2 состоит из триггера 14 и исгтол- нительного реле 15.

На фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения: Р усилие, Т - длительность однего периода работы глубинного насоса, Ь, и t2. длительность полупериодов импуль са датчика усилия. Кривая А, В, С (см. фиг, 2) соответствует случаю полного заполнения насоса жидкостью, кривая А,В,С, (см, фиг. З) соответствует случаю снижения уровня жидкости в затрубном пространстве до приема насоса. Линии ЛЕ и Д Е соответствуют фиксированию сигнала Р Cf на нулевом уровне снизу, а пинии FK и соответствуют фиксированию сигнала Р ( i ) на нулевом уровне сверху. Устройство работает следующим образом. Сигнал Р ( Ь ) с выхода датчика усилия поступрет на вход фиксатора нулевого уровня 12 и фиксируется, на нулевом уровне сверху и снизу (пунктирные линии ДЕ. FK и Д,Е,,К).. Зто позволяет независимо от изменения нуля датчика усилия получить сигнал Р ( t ) на постоянном уровне и фиксировать точки А, В и С,, которые определяют длительности полупериодов импульса датчика усилия t и „2,- Счетчиком длительности импульса 4 датчика усилий 1 в каждом цикле работы глубинного насоса производится измерение длительности -полупериодов импульса датчика усилия t и t2,T, е, счетчик 4 в течении времени t,, и tj, заполняется частотой 50 Гц с выхода формирователя 13. Поспе подсчета счетчиком 4 длительности t ее величина записывается в блок памяти 11, .. а после подсчета длительности 12.1 s величина подается в делитель 1О. Делителем 1О определяется величина . . . Схемой. , сравнения 8 производится ср Ънение полу ченного значения постоянной величиной, равной 1,1. Еслит-,, то-это означает,что насос работает с полным заполнением и уровень жидкости в затрубном пространстве еще не снизился до приема насоса, IToaTotviy в следующем цикле работы глубинного насоса продолжаются аналогичные измерения 1.и t/j, определение отношения - и сравнение его с постоянной величиной равной 1,1. Еспи- 1,1, то схема сравнения 8 вырабатывает сигнал, означающий, что, возможно, уровень жидкости в затрубном пространстве снизился до приема насоса. Для проверки достоверности с момента появления первого сшнапа о снижении уровня жидкости цо приема насоса бпок управления 3 запускает счегчик 5 работы насоса,который начинает подсчет числа циклов работы насоса, и счетчик 6 числа циклов непаполнения йасоса, подсчитывающий число циклов незаполнения насоса.

Схема совпадения 7 сравнивает содержимое счетчика 6 с содержимым счетчика 5,В случае, если содержимое счетчика 6 мелъше содержимого счетчика 5, то появление сигнала о снижении уровня жидкости в зат- рубном пространстве до приема насоса счи тается случайным . и бпок управления 3 восстанавливает схему в исходное состояние Начинается новый цикл проверки. В случае, если содержимое счетчика 6 равно содержимо у счетчика 5, то на выходе схемы совпадения 7 вырабатывается сигнал, который переключает выходной триггер 14, в результате чего

отключается электродвигатель глубинного насоса от сети, производится общий сброс и устройство переходит к выдержке заданного времени накопления . жидкости.

Задание времени накопления жидкости

осуществляется объединенным разрядным двоичным счетчиком, который образуется за счет объединения счетчиков 4, 5 и 6. На вход объединенного счетчика постуйают импульсы с частотой 50 Гц с выхода форми рователя 13. После подсчета объединенным двоичным счетчиком определенного числа импульсов, соответствующих задачному времени накопления жидкости, на выходе схемы сравнения 9, связанной со ;d4eT4HKaMH 4, 5 и 6, вырабатывается сигнал, который

переключает выходпс й iv i- .- ное состоян;{е, o;:y is;; i :::f;c-ii :1: Пл-гг. : ,-. троявигатепя гт убин} о--о м :; :гтеряется

Фор м у ji а i 3 о 6 и е т ; : ч

Устройство 1ПШ airrOMari45C-:O П -г ::-;:;;,..

Н11Я гпубин Ю11аг:ос 10}1 устрио;-;:ой j :-cл --битных ; ефтя1 ых скважин, coaeiT aiiioe а т-чяк yciiniiH, бпок отки 01:ения г,-1нка-качалки. блок управлапия . вьходьг ;-;о 0--рого подключены к r.xoa.aN; счетчи.ка Д г;;ТР;:1г ностн пмггульса усипий. счет{11 :а циклов работы насост к счатчика .:- тлиюв незаполнення насоса, схему сог-пгмения ;i схемы cpaBHSHiLc, о т п и ч а ю щ е е г я тем, что, с цвпыо повышо .я }1а7& к1:.остп работы устройстза. о-ю силснсечс еп;:те:;- .и блоком пямят. Bxoaiii котопогг по,чг.::сч: ны соответственно к эыхог-у - п-о-а ;-лг:--ления и к выхопу с йт-чика . ;----ьлос г; импульса датчика усШПу г/р-: --: i . блока памяти ПОДКПЮЧР--: к одно;-.-л- г.,- 1л ;о:;Сз делителя, второй вход котооого по.пк.пичеь: к выхо.цу блока упаааленллЯ; а тп97м;й вхоа делитепя соецянеп с йыхойогл счетч шо .т -тепьности имплгльса датчика уси:т й, г;1ичрк; выход депптепя полк; Ю СН чоркз схеч

г- V О Р.- нения к вхопу блок --пра-зпет ;-, .

Источш-ки 1шфорл :;;п. лл : манне при экспертизе:

1. Авторское сЕппетсльстБс ССС; N3 272230, кл. Е 2lf3 47/12, 10(л

2а Авторское с.В1;.чет(;льстп.о. CCCi№ 514945, кп. Е 21 В 47/12, 1974,

SCfi4

J3