Устройство для автоматического управления работой глубиннонасосной установки Советский патент 1980 года по МПК E21B47/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

1

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для автоматического управления работой глубиннонасосной установки нефтяных скважин при одновременно-раздельной эксплуатации пластов.

Известно устройство для управления работой верхнего насоса при одновременнораздельной эксплуатации нефтяных пластов. В этом устройстве для отключения верхнего насоса на устье скважины закрывают задвижку, давление в подземных трубах увеличивается на 10- 15 атм. Затем открывают задвижку, давление снижается, и пружина перемещает шток с фиксатором вниз, и стопор, попав в короткий паз фиксатора, удерживает клетку клапана в верхнем положении. Таким образом отключается верхний насос. Для включения верхнего насоса в работу необходимо снова увеличить давление.

Недостатком указанного устройства является то, что ручное управление этими устройствами сложно и трудоемко. Кроме того, у них не предусмотрена схема контроля исполнения команд отключения и включения верхнего насоса, в результате чего невозможно контролировать текущее состояние верхнего насоса, что приводит к значительным потерям в добыче нефти.

Техническим решением к данному изобретению является устройство, которое содерJ жит как и данное устройство для автоматического управления работой глубиннонасосной установки, датчик усилия, блок постоянного напряжения, формирователь напряжения, блок управления, схему совпадения, счетчик числа отключений, счетчик 10 временного интервала, выходной триггер, исполнительное реле.

Недостатком данного.устройства является то, что оно не позволяет управлять работой глубиннонасосной установки типа УГР при одновременно-раздельной эксплуатации

15 нефтяных пластов.

Целью изобретения является расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что оно снабжено блоком сравнения, блоком 20 ввода, блоком индикации и двумя дополнительными схемами совпадеиия, при этом выходы датчика усилия и блока постоянного напряжения подключены ко входам блока сравнения, выход которого и выход формирователя напряжения подключены к двум входам блока управления, к другим входам которого, соответственно, подключены вход блока ввода и входы основной и дополнительных схем совпадения, а выходы блока управления подключены ко входам блока индикации и счетчиков числа отключений и временного интервала, причем выход блока счетчика числа отключений подключен к основной схеме совпадения, а выходы блока счетчика временного интервала подключены ко входам дополнительных схем совпадения, а один из выходов блока управления и выход одной из дополнительных схем совпадения подключены через выходной триггер к исполнительному реле.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где 1 - датчик усилия; 2 - блок постоянного напряжения; 3 - элемент сравнения; 4 - формирователь напряжения сети 50 Гц; 5 - блок управления операциями; 6 - блок ввода; 7 - блок индикации; 8 - счетчик числа отключений глубиннонасосной установки; 9 - счетчик временного интервала; 10, 11 и 12 - соответственно первая, вторая и третья схемы совпадения; 13 - выходкой триггер; 14 - исполнительное реле.

На фиг. 2 приведена временная развертка сигнала: усилия, получаемая на выходе датчика усилия. На фиг. 2 а - временная развертка сигнала усилия в случае одновременной работы верхнего и нижнего насосов; на фиг. 26 - временная развертка сигнала усилия в случае отключения верхнего насоса, т. е. при работе только нижнего насоса. На фиг. 2: Р - усилия; t - время; Т - длительность одного периода работы глубинного насоса; - заданное постоянное напряжение.

Работу устройства сначала рассмотрим по функциональной схеме, приведенной на фиг. 1 и временной зависимости сигнала усилия,: приведенной на фиг. 2.

Предположим, что в исходном состоянии работают оба насоса (верхний и нижний) глубиннонасосной установки УГР. В этом случае на выходе датчика усилия 1 получается сигнал P(t) (см. фиг. 2а).

Рассмотрим процесс отключения верхнего насоса.

Для ютключения верхнего насоса в блоке ввода б нажимается соответствующая кнопка «отключить верхний насос. В этом случае с выхода блока 6 в блок управления операциями 5 поступает сигнал об отключении верхнего насоса. Блок управления операциями Э вырабатывает сигнал об остановке электрод.вигателя станка-качалки. Этот сигнал поступает на вход триггера 13 и переключает его, в результате чего срабатывает исполнительное реле 14 и отключается электродвигатель станка-качалки от сети. Одновременно сигнал с выхода блока управления

операциями 5 поступает на вход счетчика временного интервала.9, который начинает подсчитывать заданное время т остановки электродвигателя станка-качалки (т 0,5- 2,0 мин). По истечении времени т:на выходе

третьей схемы совпадения 12 получается импульс, который поступает на вход триггера 13, переключает его в исходное состояние, и поэтому осуществляется запуск электродвигателя станка-качалки. Одновременно импульс с выхода схемы совпадения 12 поступает на вход блока управления операциями 5, который сначала сбрасывает счетчик временного интервала 9 в нулевое состояние, а затем запускает его. Счетчик 9 начинает подсчитывать временной интервал, соответствующий длительности одного периода Т работы глубинного насоса (см. фиг. 2). В течение времени Т (Т,па.х 12 с) на элементе сравнения 3 происходит сравнение сигнала, получаемого на выходе датчика усилия I с напряжением, получаемого на

выходе блока постоянного напряжения 2. По истечении времени Т на выходе второй схемы сорпадения 11 получается импульс, который поступает в блок управления операциями 5. При этом если в течение времени Т мак(имальное значение сигнала P(t) будет меньше заданного постоянного напряжения (см. фиг. 26), то на выходе элемента сравнения 3 сигнал не получается. Это означает, что команда «отключить верхний насос исполнена и работает только нижний насос. В этом случае от блока управления операциями 5 в блок индикации 7 поступает сигнал, и блок 7 информирует об отключении верхнего насоса.

Если же в течение времени Т будет наблюдаться случай, когда максимальное значение сигнала P(t) превышает заданное постоянное напряжение Ujao (см. фиг. 2 а), то на выходе элемента сравнения 3 получается сигнал. Это означает, что команда «отключить верхний насос не исполнена и работают оба насоса (верхний и нижний). В этом случае сигнал с выхода элемента 3 поступает в блок управления операциями 5, который записывает единицу в счетчик отключений глубиннонасосной установки. Кроме того, блок управления операциями 5 аналогично вышеописанному снова вырабатывает сигнал об остановке электродвигателя станка-качалки на заданное время г По истечении заданного времени т осуществляется запуск электродвигателя станкакачалки и в течение времени Т сравнивается сигнал P(t) с UiajQ. Если максимальное значение P(t) будет меньше Цио, то блок 7 информирует об отключении верхнего насоса, Если же максимальное значение P(t) будет больше Ujoj, то с выхода элемента 3 поступает сигнал в блок управления операциями 5 и записывает вторую единицу в счетчик числа отключений глубиннонасосной установки 8. Кроме того, блок управления операциями 5 снова вырабатывает сигнал об остановке электродвигателя станка-качалки на заданное время т; и все операции повторяются. Это продолжается до подсчета заданного числа N (в нашем случае N 5) счетчиком числа отключений глубиннонасосной установки 8. Если до {N-1)-й отключений глубиннонасосной установки верхний насос не отключается, то по достижении содержимого счетчика числа отключений глубиннонасосной установки 8 числа N на выходе первой схемы совпадения 10 получается сигнал, который поступает в блок управления операциями 5. Блок управления операциями 5 вырабатывает сигнал, который поступает в блок индикации 7 и блок 7 инфорлгнрует о том, что отключатель верхнего насоса не работает. Теперь предположим, что в исходном состоянии работает только нижний насос глубиннонасосной установки УГР. В этом случае на выходе датчика усилия 1 получается сигнал P(t) (см. фиг 26). Рассмотрим процесс включения верхнего насоса. Для включения верхнего насоса в блоке ввода 6 нажимается соответствующая кнопка «включить верхний насос. В этом случае аналогично команде « отключить верхний насос с выхода .блока 6 в блок управления операциями 5 поступает сигнал об отключении верхнего насоса, и все вышеописанные операции повторяются. Разница заключается только в том, что если-в течение времени Т максимальное значение сигнала P(t) будет больше и,о.о (см. фиг. 2 а), то информирует о включении верхнего насоса и процесс заканчивается. Если же в течение времени Т максимальное значение сигнала P(t) будет меньше , то в этом случае отключение электродвигателя CTaHka-качалки N раз продолжается. Устройство надежно в работе, построено на интегральных микросхемах, просто по конструкции и компактно. Фоомцла изобретения Устройство для автоматического управления работой глубиннонасосной установки нефтяных скважин, содержащее датчик усилия, блок постоянного напряжения, формирователь напряжения, блок управления, схему совпадения, счетчик числа отключений временного интервала, выходной триггер , исполнительное реле, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, оно снабжено блоком сравнения, блоком ввода, блоком индикации и двумя дополнительными схемами совпадения, при этом выходы датчика усилия и блока постоянного напряжения подключены ко входам блока сравнении, выход которого и выход формирователя напряжения подключены к двум выходам блока управления, к другим входам которого, соответственно, подключены вход блока ввода и входы основной и дополнительных схем совпадения, а выходы блока управления подключены ко входам блока индикации и счетчиков числа отключений и временного интервала, причем выход блока счетчика числа отключений подключен к основной схеме совпадения, а выходы блока счетчика временного интервала подключены ко входам дополнительных схем совпадения, а один из выходов блока управления и выход одной из дополнительных схем совпадения подключены через выходной триггер к исполнительному реле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Каталог «Оборудование для раздельной эксплуатации нефтяных и газовых скважин. М., ЦИНТИХимнефтемаш, 1975, с. 117, 2.Авторское свидетельство СССР № 514945, кл. Е 21 В 47/00, 1974 (прототип).