[发明专利]控制杆泵送单元的控制器和方法

权利要求书

1.一种用于以一定泵活塞速度操作杆泵送单元的控制器，所述控制器包括处理器，其构造成：

以第一泵活塞速度在泵行程期间操作所述杆泵送单元的泵活塞;

基于位置信号和负载信号确定对于所述泵行程的泵填充水平；

在所述泵行程内在预料到流体撞击事件时基于对于所述泵行程的泵填充水平和所述流体撞击事件的严重度减少所述第一泵活塞速度至第二泵活塞速度，其中所述流体撞击事件的严重度基于从杆到固定阀的负载的输送；并且

在所述流体撞击事件后在所述泵行程内将所述第二泵活塞速度增加至第三泵活塞速度。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成基于所述位置信号和所述负载信号计算实时泵卡，所述泵卡包括由所述位置信号所代表的所述泵活塞的井下位置和由所述负载信号所代表的所述泵活塞的井下负载。

3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成基于在上一泵行程期间的流体接触位置确定所述泵填充水平。

4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成基于对于所述上一泵行程的所述泵活塞的位置和所述泵活塞的负载确定所述流体接触位置。

5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成在所述泵行程内减少所述第三泵活塞速度至所述第一泵活塞速度。

6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成基于所述泵填充水平计算所述第一泵活塞速度。

7.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成基于所述位置信号和所述负载信号使用杆泵送单元动态模型计算在所述杆泵送单元上的实时应力。

8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述处理器进一步构造成基于所述计算的实时应力调整所述泵活塞速度，以控制在所述杆泵送单元上的峰值应力并在所述泵行程上保持平均泵活塞速度。

9.一种控制杆泵送单元的方法，所述方法包括：

确定泵活塞位置和泵活塞负载；

基于所述泵活塞位置和所述泵活塞负载计算泵填充水平；

以第一泵活塞速度操作所述杆泵送单元；

在预料到流体撞击事件时基于所述泵填充水平、所述流体撞击事件的严重度和所述泵活塞位置减少所述第一泵活塞速度至第二泵活塞速度；并且

在所述流体撞击事件后增加所述第二泵活塞速度至第三泵活塞速度；

其中，所述确定、计算、操作、减少和增加在单一泵行程内实施。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二泵活塞速度是预定值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第三泵活塞速度是在多个泵行程上提供了恒定平均泵活塞速度的预定值。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二泵活塞速度由控制器实时计算。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第三泵活塞速度由控制器实时计算，以产生在多个泵行程上的恒定平均。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括基于所述泵填充水平计算所述第一泵活塞速度，所述第一泵活塞速度包括目标平均每分钟行程数(SPM)。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，计算所述泵填充水平包括确定上一泵活塞位置，在该处所述泵活塞在上一行程期间接触所述流体表面。