Способ управления процессом добычи нефти и устройство для его осуществления
Номер патента: 19848
Опубликовано: 30.06.2014
Авторы: Гулиев Гамбар Агаверди Оглы, Рзаев Аббас Гейдар Оглы, Юсифов Илтизам Балаюсиф Оглы, Алиев Тельман Аббас Оглы, Рзаев Асиф Гаджи Оглы
Формула / Реферат
1. Способ управления процессом добычи нефти, в котором автоматически регулируют стабильность подачи глубинного насоса и поддерживают постоянный динамический уровень жидкости в эксплуатационной колонне при заданном дебите пластовой жидкости, измеряют усилие в сальниковом штоке и уровень жидкости в эксплуатационной колонне и регулируют изменение частоты качания балансира станка-качалки, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру на выкидной линии скважины, а дебит пластовой жидкости рассчитывают по следующему алгоритму:

где Q - дебит пластовой жидкости (подачи насоса), м3/ч;
α - коэффициент заполнения цилиндра насоса, об.%;
δН - изменение динамического уровня или глубина погружения насоса, м;
V - рабочий объем цилиндра насоса, м3;
Т - температура в потоке жидкости на выкидной линии скважин, °С;
N - число качаний балансира в минуту;
α(t), b(t), с(t), d(t) - переменные коэффициенты, определяемые экспериментально, с использованием метода наименьших квадратов и измеренных значений Q, δH и Т в момент времени t;
t - время, ч.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее блок управления, датчики усилия и динамического уровня, вариатор скоростей с сервоприводом, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик температуры на выкидной линии скважин, а все выходы датчиков через соответствующие преобразователи связаны с входом блока управления, а выход блока управления связан с вариантом скоростей.

Текст
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДОБЫЧИ НЕФТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технике управления,и может быть использовано в системах централизованного управления добычей нефтяных скважин. Сущность изобретения состоит в способе управления процессом добычи нефти,заключающемся в автоматическом регулировании стабильности подачи глубинного насоса и поддержании постоянного динамического уровня жидкости в эксплуатационной колонне. Способ включает при заданном дебите пластовой жидкости измерение усилия в сальниковом штоке и уровня жидкости в эксплуатационной колонне. По измеренным значениям регулируют изменение частоты качания балансира станка-качалки. Дополнительно измеряют температуру на выкидной линии скважин и решением заявляемого алгоритма определяют дебит скважины по пластовой жидкости. Сущность изобретения состоит также в устройстве для автоматического управления дебитом нефтяных скважин. Устройство содержит датчики усилия и динамического уровня,блок управления и вариатор скоростей с сервоприводом. Устройство дополнительно содержит датчик температуры на выкидной линии скважин. Все выходы датчиков через соответствующие преобразователи связаны с входом блока управления, а выход блока управления связан входом вариатора скоростей. Заявляемое изобретение позволяет оперативно и надежно контролировать и управлять эксплуатацией скважин. Алиев Тельман Аббас оглы, Рзаев Аббас Гейдар оглы, Гулиев Гамбар Агаверди оглы, Рзаев Асиф Гаджи оглы, Юсифов Илтизам Балаюсиф оглы (AZ)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ (AZ) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технике управления, и может быть использовано в системах централизованного управления добычей нефтяных скважин. Известен способ управления процессом добычи нефти (1), заключающийся в автоматическом регулировании стабильности подачи глубинного насоса с поддержанием постоянного динамического уровня жидкости в эксплуатационной колонне. Способ включает измерение усилия на сальниковом штоке и динамического уровня в эксплуатационной колонне. Для этого начальную скорость откачки пластовой жидкости подбирают так, чтобы при заданном дебите скважины, динамограмма указывала бы на незначительное (порядка 5-7%) незаполнение цилиндра, так называемого "хвостика незаполнения". При этом прием глубинного насоса располагают непосредственно у динамического уровня, соответствующего заданному дебиту скважины. Колебания динамического уровня, регистрируемые датчиком, через блок управления передаются сервоприводу вариатора, изменяющего число качаний балансира станка-качалки. Стабильность процесса контролируют по показаниям датчика усилия и датчика уровня, которые одновременно должны соответствовать заранее заданному дебиту скважины. При повышении уровня, вследствие снижения производительности насоса, в динамограмме "хвостик незаполнения" исчезает, что служит сигналом для увеличения скорости откачки. При снижении динамического уровня из-за падения пластового давления или образования песчаной пробки на забое, незаполнение цилиндра увеличивается,и скорость откачки автоматически снижается. Недостатком данного способа является то, что стабилизация уровня в эксплуатационной колонне не всегда обеспечивает стабильность подачи насоса, так как при постоянном уровне возможно изменение депрессии пласта, связанное с изменением пластового и забойного давления, что приводит к изменению коэффициента заполнения и подачи насоса. Другим недостатком данного способа является то, что в нем не учитывается влияние кинематической вязкости пластовой жидкости, утечки в нагнетательном и всасывающем клапанах и между плунжером и втулками цилиндра,а также износа насоса во времени на величину подачи насоса, что также влияет на качество управления(точности и надежности). Основными функциональными узлами системы (устройства), реализующими известный способ, являются блок управления, датчик динамического уровня (эхомер), датчик усилия, установленный на сальниковом штоке и вариатор скоростей с сервоприводом. Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет получить требуемого качества (точность и надежность) управления. Задача изобретения состоит в повышении качества (точности и надежности) управления. Сущность изобретения состоит в способе управления процессом добычи нефти, заключающимся в автоматическом регулировании, при определенном дебите пластовой жидкости, стабильности подачи глубинного насоса с поддержанием постоянного динамического уровня жидкости в эксплуатационной колонне. Способ включает измерение усилия в сальниковом штоке и уровня жидкости в эксплуатационной колонне. Уровень жидкости регулируют изменением частоты качания балансира станка-качалки. Дополнительно измеряют температуру на выкидной линии скважин, а дебит пластовой жидкости скважины определяют по следующему алгоритму: где Q - дебит пластовой жидкости (подачи насоса), м 3/ч; А - коэффициент заполнения цилиндра насоса, об.%; Н - изменение динамического уровня или глубина погружения насоса, м;V - рабочий объем цилиндра насоса, м 3; Т - температура в потоке жидкости на выкидной линии скважин, С;n - число качаний балансира в минуту;, b, с, d - переменные коэффициенты, определяемые экспериментально, с использованием метода наименьших квадратов и измеренных значений Q, H и Т в момент времени ;- время, ч. Сущность изобретения состоит также в устройстве для автоматического управления дебитом нефтяных скважин. Устройство содержит датчики усилия и динамического уровня, блок управления и вариатор скоростей с сервоприводом. Устройство дополнительно содержит датчик температуры на выкидной линии скважин. Все выходы датчиков через соответствующие преобразователи связаны с входом блока управления, а выход блока управления связан входом вариатора скоростей. Сравнительный анализ заявляемого изобретения и прототипа показал, что заявляемый способ отличается от известного новыми существенными признаками: измерением температуры на выкидной линии и алгоритмом расчета дебита нефти. Новым существенным признаком также является введенный в устройство датчик температуры, установленный на выкидной линии скважины. Наличие новых существенных признаков заявляемого решения соответствует критерию - "новизна". Сравнительный анализ с другими известными решениями в данной области показал, что не найдены решения, совпадающие с заявляемым. Так как основным параметром в регулировании стабилизации подачи насоса является дебит пластовой жидкости, то в отличие от прототипа, в котором указанный параметр определяется по динамограмме, в заявляемом изобретении расчет дебита пластовой жидкости осуществляется по алгоритму, разработанному авторами изобретения. Анализ промысловых экспериментальных данных показал, что между температурой и уровнем жидкости в эксплуатационной колонне и дебитом пластовой жидкости (подачей глубинного насоса) и уровнем жидкости существует тесная корреляция (см. фиг. 1 и 2). Поэтому для более точного и надежного определения дебита пластовой жидкости снимается дополнительный параметр - температура пластовой жидкости на выкидной линии. Предложенный алгоритм расчета дебита пластовой жидкости, используя характеристику пласта и оборудования в процессе работы, позволяет учесть влияние основных негативных факторов, влияющих на достоверность и точность регистрируемых параметров, и тем самым повысить качество управления. Согласно разработанному алгоритму и параметрам, необходимым для его решения, в системе (устройстве) был дополнительно установлен датчик температуры. Совокупность всех существенных признаков, входящих в заявляемое изобретение, позволяет повысить качество управления процессом добычи нефти и, следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "технический уровень", а решение, в целом, может быть признано изобретением. Сущность изобретения проиллюстрирована на фиг. 1, 2 и 3, где на фиг. 1 проиллюстрирована зависимость коэффициента заполнения насоса от изменения уровня жидкости в эксплуатационной колонне; на фиг. 2 - зависимость температуры на выкидной линии скважины от уровня жидкости в эксплуатационной колонне; на фиг. 3 - приведена принципиальная схема устройства управления процессом добычи нефти, которая содержит датчик усилия 1; преобразователь датчика усилия 2; датчик уровня 3; преобразователь уровня 4; датчик температуры 5; преобразователь температуры 6; вариатор 7; блок управления 8; полированный шток 9; эксплуатационная колонна 10; выкидная линия скважин 11. Система (установка) работает следующим образом. В блоке управления с заданной частотой подключаются преобразователи 2, 4, 6 и опрашиваются значения датчиков усилий, установленного на сальниковом штоке 9; уровня жидкости, установленного на устье эксплуатационной колонны 10; температуры, установленного на выкидной линии скважины 11. Датчики, установленные в системе, являются известными устройствами: датчик усилия - Dinamometer HT; датчик уровня - эхомер - Remote Fire Gaz Run,датчик температуры - термометр сопротивления типа ТСМ. Опрашиваемые данные в виде таблиц накапливаются в памяти ЭВМ блока управления 8. На основании достаточно накопленных данных, с использованием метода наименьших квадратов определяют численные значения коэффициентов а, b, с и d , соответственно дебит нефтяной скважины в момент времени : Полученное расчетное значение сравнивают с заданным значением дебита и при отклонении в сторону увеличения в блоке управления 8 вырабатывается соответствующий управляющий сигнал и вариатор по этому сигналу уменьшает число качания балансира и наоборот. В свою очередь, параллельно в блоке управления осуществляется сравнение фактических (измеренных) значений температуры с ее расчетным значением, определяемое по формуле в момент времени. Если значения T находятся в допустимых пределах, то значения коэффициентов не изменяются, т.е. c, d,и b = const . Если значение T находится за допустимым пределом, отражающим аномальные глубинные процессы, происходящие в насосном оборудовании (утечки,износ и т.д.) и пласте (пескопроявление, изменение вязкости и проницаемости коллектора и т.д.), то необходимо рассчитать новые значения коэффициентов c, d,и b. Следовательно, Т является индикатором состояния насосного оборудования и пласта. Заявляемое изобретение позволяет оперативно и надежно контролировать и управлять эксплуатацией скважин. Литература 1. Б.Б. Круман. Практика эксплуатации и исследования глубиннонасосных скважин, М., Недра,1964, 204 с. (Прототип) 2. В.Г. Дианов. Автоматизация производственных процессов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, М., Химия, 1968, 328 с. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ управления процессом добычи нефти, в котором автоматически регулируют стабильность подачи глубинного насоса и поддерживают постоянный динамический уровень жидкости в эксплуатационной колонне при заданном дебите пластовой жидкости, измеряют усилие в сальниковом штоке и уровень жидкости в эксплуатационной колонне и регулируют изменение частоты качания балансира станка-2 019848 качалки, отличающийся тем, что дополнительно измеряют температуру на выкидной линии скважины, а дебит пластовой жидкости рассчитывают по следующему алгоритму:Q - дебит пластовой жидкости (подачи насоса), м 3/ч;- коэффициент заполнения цилиндра насоса, об.%; Н - изменение динамического уровня или глубина погружения насоса, м;V - рабочий объем цилиндра насоса, м 3; Т - температура в потоке жидкости на выкидной линии скважин, С;N - число качаний балансира в минуту;, b, с, d - переменные коэффициенты, определяемые экспериментально, с использованием метода наименьших квадратов и измеренных значений Q, H и Т в момент времени ;- время, ч. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее блок управления, датчики усилия и динамического уровня, вариатор скоростей с сервоприводом, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик температуры на выкидной линии скважин, а все выходы датчиков через соответствующие преобразователи связаны с входом блока управления, а выход блока управления связан с вариантом скоростей.
МПК / Метки
МПК: E21B 43/00
Метки: процессом, управления, устройство, нефти, способ, добычи, осуществления
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/5-19848-sposob-upravleniya-processom-dobychi-nefti-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ управления процессом добычи нефти и устройство для его осуществления</a>
Предыдущий патент: Устройство для тренировки животных или игры с животными
Следующий патент: Способ лечения, подавления, ингибирования или уменьшения инцидентов симптомов, ассоциированных с почечным заболеванием: гипогонадизма и непроизвольной потери веса
Случайный патент: Печь для приготовления пищи и обогрева