УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО НАСОСА ПУТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРТЫ НАСОСА

1. Измерительная система для оценки работы системы возвратно-поступательного насоса (200) для добычи углеводородов из невертикальной скважины, проходящей от поверхности в глубь земли, содержащая
систему (300, 304) сбора данных, выполненная с возможностью предоставления сигналов, представляющих рабочие характеристики на поверхности насосной системы и характеристики упомянутой невертикальной скважины,
процессор (306), выполненный с возможностью приема упомянутых рабочих характеристик с упомянутыми характеристиками упомянутой невертикальной скважины и генерирования поверхностной карты, представляющей нагрузку на сальниковый шток на поверхности как функцию положения сальникового штока на поверхности, при этом
процессор выполнен с возможностью определять функцию закона трения на основе упомянутых характеристик упомянутой невертикальной скважины, и
процессор выполнен с возможностью периодически генерировать глубинную карту насоса как функцию упомянутой поверхностной карты и функцию упомянутого закона трения для волнового уравнения, описывающего линейные вибрации в длинной тонкой насосной штанге.
2. Система по п.1, в которой
процессор содержит программное обеспечение для анализа карты насоса, выполненное с возможностью вырабатывать сигнал управления для управления упомянутым насосом.
3. Система по п.1, в которой
программное обеспечение для анализа карты насоса выполнено с возможностью вырабатывать сигнал управления для выключения двигателя привода упомянутого насоса при распознавании показателя карты насоса, требующего отключения насоса.
4. Система по п.1, в которой
программное обеспечение для анализа карты насоса выполнено с возможностью вырабатывать сигнал управления для управления переменной скоростью насоса при распознавании показателя карты насоса, указывающего, что изменение скорости насоса улучшит работу насоса.
5. Система по п.1, в которой
упомянутое волновое уравнение для наклонной скважины имеет вид
где
где C(x) - сила трения штанги о колонну насосных труб;
ν - скорость звука в стали в футах/с;
c - коэффициент демпфирования, 1/с;
t - время в с;
x - расстояние точки свободного штока, измеренное от сальникового штока, в футах;
u(x,t) - смещение от положения равновесия насосной штанги в футах в момент времени t, и
g(x) - вес насосного узла с насосной штангой в направлении X,
при этом
функции µ(x), Q(x) и Т(x) определяются путем математического моделирования колонны насосных штанг в указанной скважине.
6. Измерительная система для оценки работы системы возвратно-поступательного насоса (200) для добычи углеводородов из скважины, проходящей от поверхности в глубь земли, содержащая
систему (300, 304) сбора данных, выполненную с возможностью приема упомянутых характеристик упомянутой скважины и включающую в себя процессор (65), выполненный с возможностью генерирования поверхностной карты, представляющей нагрузку на сальниковый шток на поверхности как функцию положения сальникового штока на поверхности, при этом
процессор (65) выполнен с возможностью определять функцию закона трения для упомянутой скважины,
процессор (65) выполнен с возможностью периодически генерировать глубинную карту насоса по упомянутой поверхностной карте как функцию упомянутой поверхностной карты и упомянутого коэффициента закона трения для волнового уравнения, описывающего вибрации в длинной тонкой насосной штанге, причем волновое уравнение имеет вид
где
где C(x) - сила трения штанги о колонну насосных труб;
ν - скорость звука в стали в футах/с;
c - коэффициент демпфирования, 1/с;
t - время в с;
x - расстояние точки свободного штока, измеренное от сальникового штока, в футах;
u(x,t) - смещение от положения равновесия насосной штанги в футах в момент времени t, и
g(x) - вес насосного узла с насосной штангой в направлении X,
при этом
функции µ(x), Q(x) и T(x) определяются путем математического моделирования колонны насосных штанг в указанной скважине.
7. Система по п.6, в которой
упомянутая скважина является, по существу, вертикальной, а коэффициент закона трения представляет характеристику трения насосной штанги в вертикальной скважине.
8. Система по п.6, в которой
упомянутая скважина является невертикальной, а коэффициент закона трения представляет характеристику трения насосной штанги в невертикальной скважине.
9. Система по п.6, в которой
процессор включает в себя программное обеспечение для анализа карты насоса, выполненное с возможностью выработки сигнала управления для управления упомянутым насосом.
10. Система по п.6, в которой
программное обеспечение для анализа карты насоса выполнено с возможностью вырабатывать сигнал управления для выключения двигателя привода упомянутого насоса при распознавании показателя карты насоса, требующего отключения насоса.
11. Система по п.6, в которой
программное обеспечение для анализа карты насоса выполнено с возможностью вырабатывать сигнал управления для управления переменной скоростью насоса при распознавании показателя карты насоса, указывающего, что изменение скорости насоса улучшит работу насоса.
12. Система по п.9, характеризующаяся тем, что выполнена с возможностью подачи упомянутого сигнала управления к упомянутому насосу либо через проводное, либо через беспроводное устройство.
13. Система по п.9, в которой
программное обеспечение для анализа карты насоса выполнено с возможностью вырабатывать сводный отчет о характеристиках карты насоса, при этом система дополнительно содержит
модуль передачи данных, выполненный с возможностью передачи упомянутого сводного отчета из упомянутой системы насоса в удаленное место.
14. Система по п.9, в которой
процессор (65) географически удален от упомянутого возвратно-поступательного насоса (200) со штоком и выполнен с возможностью принимать упомянутые характеристики беспроводным образом от упомянутой системы (300, 304) сбора данных, и
процессор (65) выполнен с возможностью передавать упомянутый сигнал управления беспроводным образом упомянутому насосу.