Динамограмма и ее интерпретация

Теоретическая динамограмма показана на рис. 12. На нее наложена (показана пунктиром) типичная фактическая динамо-грамма исправного насоса, спущенного на небольшую глубину и работающего в условиях отсутствия газа.

Линия аб означает деформацию штанг и труб и отражает процесс воспринятия штангами нагрузки от веса жидкости. Это происходит при перемещении штока на величину λ, начиная от н. м. т.

Линия бв - полезный ход плунжера, во время которого статическая нагрузка на шток равна весу штанг и жидкости.

Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. м. т.). Линия вга - ходу вниз, при котором также штанги и трубы деформируются, но в обратном порядке, так как нагнетательный клапан открывается, штанги теряют при этом нагрузку и сокращаются, а трубы (всасывающий клапан закрывается) приобретают ее и удлиняются.

Реальная динамограмма всегда отличается от теоретической. Превышение пунктира над линией бв означает появление дополнительных нагрузок, связанных с инерцией системы и трением, этим же объясняется снижение пунктирной линии по отношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теоретической позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ. Так, смещение точек б и г вправо означает пропуски в нагнетательной части насоса в результате растягивания во времени процесса перехода нагрузки Рж с труб на штанги. пропуск в нагнетательной части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жидкостью и, таким образом, создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнетательной части, тем сильнее смещение точек б и г вправо.



Рис. 12. Теоретическая динамограмма (сплошная линия), совмещенная с фактической

(пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах

При пропуске в приемной части (всасывающий клапан) происходит обратное явление. Точки б и г смещаются влево. Утечки жидкости в приемной части раньше времени снимают подпор плунжера снизу и штанги воспринимают вес жидкости быстрее.

На динамограмме отражается вредное влияние газа, попадающего в ШСН. В этом случае переход от

---

точки в к линии аг происходит плавно, что означает сжатие газа в цилиндре под плунжером. Динамограммы позволяют выявить правильность посадки плунжера в цилиндре. Появление короткого спада нагрузки вблизи н. м. т., ниже Р_шт, свидетельствует об ударе плунжера о всасывающий клапан. Резкое снижение нагрузки ниже Р = Р_ш + Р_ж вблизи в. м. т. означает выход плунжера из цилиндра насоса (если насос невставной), а появление пика у в. м. т. - удары плунжера об ограничительную гайку цилиндра в случае вставного насоса (рис. 10.14).

Подобная расшифровка динамограмм, однако, возможна в ограниченных случаях (малые глубины, жесткие штанги, малые диаметры плунжера). При возникновении колебательных нагрузок, т. с. при динамическом режиме откачки φ = ωL/a > 0,20, динамограмма искажается и в некоторых случаях при нормально работающем скважинном насосе может приобрести очень сложный вид. Это является результатом наложения на нормальную динамограмму нагрузок, вызванных колебательными процессами в штангах, которые в свою очередь есть результат интерференции собственных упругих колебаний штанг и вынужденных колебаний, вызванных работой станка-качалки.

Анализ и расшифровка сложных динамограмм связаны с необходимостью перехода от динамограммы, снятой на верхнем конце колонны штанг (полированный шток), к динамограмме, соответствующий нижнему концу колонны штанг. Это равносильно установке динамографа непосредственно над плунжером. Вообще такие динамографы были созданы, однако их использование связано с двукратным спуском и извлечением штанг и поэтому они не нашли практического применения.



Рис 13. Отражение дефектов работы штангового насоса на динамограмме

а - пропуски в нагнетательной части, б - пропуски во всасывающей части, в - влияние газа,

г - низкая посадка плунжера, д - выход плунжера из цилиндра трубного насоса, е - удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса
Для подобной диагностики работы ШСНУ и получения глубинной динамограммы используют довольно сложную аналитическую обработку поверхностной динамограммы. При этом составляющие нагрузок

---

, вызванные колебаниями колонны штанг и их упругими деформациями, рассчитывают и исключают при построении глубинной динамограммы. Поверхностная динамо-грамма Р(S) по точкам перестраивается в зависимость нагрузки от времени Р(t). Затем ординаты каждой точки зависимости Р(t] пересчитываются на соответствующие значения глубинной динамограммы. Если координаты всех точек (обычно 36; через каждые 10° угла поворота кривошипа), т. е. значения Р(t] в виде таблицы ввести в ЭВМ, то получение такой глубинной динамограммы упрощается.

На поверхностной динамограмме находят отражения все дефекты работы СК, главным образом удары и люфты в сочленениях шатунно-кривошипного механизма, в шпонках и зубьях редуктора.

Динамометрирование ШСНУ дает важную информацию о работе установки в целом. На автоматизированных промыслах оно осуществляется дистанционно из центрального диспетчерского пункта. С этой целью СК оборудуются специальными тензометрическими датчиками усилий и датчиками хода полированного штока.

.

2. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ШТАНГОВОЙ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ

ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН
2.1 Выбор оборудования ШГНУ и определение параметров работы насоса
Графический метод основан на применении диаграмм А. Н. Адонина При его применении необходимо знать дебит скважины Q в м³/сут и глубину спуска насоса L в м. Типораз­мер станка-качалки и диаметр плунжера насоса определяют непосредственно по диаграмме А. Н. Адонина в точке пересе­чения проекций дебита и глубины спуска насоса. Тип насоса определяют в зависимости от глубины спуска и параметров добываемой жидкости. При глубинах спуска более 1200 м и на­личии в жидкости значительного количества абразивных час­тиц (более 1,5 г/л) следует применять вставные насосы.

Выбор насоса (ШГН) и станка-качалки (привода ШГН) можно производить по диаграмме А.Н. Адонина На диаграммах штриховкой показаны области применения различных СК, а цифрами в кружках – размеры (диаметры) плунжера насоса, применение которого целесообразно для откачки жидкости при данных условиях. Диаграмма составлена в предположении, что давление на устье и на приеме насоса пренебрежимо малы.

Выбрать станок-качалку, диаметр и тип насоса, штанг и НКТ и установить режимные параметры работы насоса для заданных условий: дебит скважины - 35 м3/сут, плотность нефти ρн = 850 кг/м3, глубина спуска насоса - 1400 м, коэффициент подачи насоса η = 0,7.

---

Решение.

По диаграмме А. Н. Адонина рис., на пересечении проекций (Q = 35 м3/сут и L = 1400 м находим СК8 - 3,5 - 4000 и диаметр плунжера насоса 32 мм. При глубине > 1200 м следует выбрать вставной насос (выбираем НВ1Б-32-30-15).



Рис Диаграмма А.Н. Адонина
При выборе диаметра насосных труб следует учитывать тип и размер насоса. При использовании вставных насосов превы­шение диаметра НКТ над диаметром плунжера сортавляет 28 - 32 мм (табл. 2.12 [17]). При применении же невставных (трубных) насосов такое превышение не должно составлять более 14 - 18 мм (табл. 2.17 [17]).

Диаметр насосных штанг и группу прочности стали выби­рают по табл. 2.1, 2.2, 2,3 с последующей проверкой расчетом на приведенное напряжение. При глубинах подвески более 1200 м следует применять ступенчатые колонны штанг. При двухступенчатой колонне углеродистых штанг (сталь 40У) ориентировочно можно принять, что процентная длина штанг верхней ступени равна диаметру плунжера в мм [27].

Для приближенного определения режимных параметров работы насоса следует принять максимальную длину хода точ­ки подвеса штанг для выбранного станка-качалки и найти не­обходимое число качаний по зависимости [19]:

, (2.1)

где n_max - максимальное число качаний по характеристике станка-качалки; Qф - фактический дебит скважины; Qmax - максимальная производительность насоса при работе на мак­симальных параметрах (находят по диаграмме А. Н. Адонина).

Для более точного определения режимных параметров ра­боты насоса применяют аналитические методы.

Первый метод был разработан Муравьевым И. М. и Кры­ловым А. П. и развит Оркиным К. Г. [19]. Он состоит в опре­делении для принятого станка-качалки диаметра плунжера D, длины хода полированного штока S и числа качений n. (В дальнейшем тип станка-качалки может быть скорректирован после определения D, S, n и величины нагрузки на головку балансира.)

Таблица. 2.1

Рекомендуемые глубины спуска на углеродистых штангах

(σкр = 70 МПа)

Диаметры насосов, мм	28	32	38	43	56	68	93
Диаметры штанг, мм	Длина одноступенчатой колонны, м
16	1150	1020	860	720	-	-	-
19	1300	1170	1000	860	650	-	-
22	-	-	-	-	790	590	380*
25	-	-	-	-	-	-	470
Диаметр штанг, мм	Длина ступеней в % двухступенчатой колонны
19	34	38	45	55	-	-	-
16	66	62	55	45	-	-	-
Глубина спуска L, м	1480	1310	1100	920*	-	-	-
Диаметр штанг, мм
22	28	31	36	42	55	-	-
19	72 .	69	64	58	45	-	-
Глубина спуска L, м	1620	1460	1260	1060	320	-	-
Диаметр штанг,
25	-	-	-	-	42	56	-
22	-	-	-	-	58	44	-
Глубина спуска L, м	-	-	-	-	960*	720	-
Диаметр штанг, мм	Длина ступеней в % трехступенчатой колонны
22	26	29	-	-	-	-	-
19	28	32	-	-	-	-	-
16	46	39	-	-	-	-	-
Глубина спуска L, м	1760	1570	-	-	-	-	-
Диаметр штанг,мм
25	-	-	27	33	-	-	-
22	-	-	30	35	-	-	-
19	-	-	43	32	-	-	-
Глубина спуска L, м	-	-	1490	1270	-	-	-

---

*Длины штанг, отмеченные звездочками, можно применять только в виде опыта с последующими расчетами.
Таблица 2.2

Рекомендуемые глубины спуска насосов на штангах

из нормализованной стали 20 х Н (σпр = 90 МПа)

Диаметры насосов, мм		28		32		38		43		56		68		93
Диаметры штанг, мм	Длина одноступенчатой колонны, м
16	-		-		-		-		-		-		-
19	-		-		-		-		-		-		-
22	-		-		-		-		1000*		760		490
25	-		-		-		-		-		-		610
Диаметр штанг, мм	Длина ступеней в % двухступенчатой коленны
19	35		39		46		55		-		-		-
16	65		61		54		45		-		-		-
Глубина спуска L, м	1890*		1680*		1410*		1180*		-		-		-
Диаметр штанг, мм
22	28		30		35		41		54		-		-
19	72		70		65		59		46		-		-
Глубина спуска L, м	2080		1870		1610		1370		1050		-		-
Диаметр штанг, мм
25	-		-		28		32		40		55		-
22	-		-		72		68		60		45		-
Глубина спуска L, м	-		-		1810*		1570*		1230*		910		-
Диаметр штанг, мм	Длина ступеней в % трехступенчатой колонны
22	25		28		-		-		-		-		-
19	28		32		-		-		-		-		-
16	47		40		-		-		-		-		-
Глубину спуска L, м	2270*		2010"		-		-		-		-		-
Диаметр штанг, мм
25	20		23		26		31		-		-		-
22	• 23		26		30		35		-		-		-
19	57		51		44		34		-		-		-
Глубина спуска L, м	2450*		2200*		1900		1620*		-		-		-

---

Смотрите также файлы

• Домашнее задание 6 1 Имеются следующие данные.doc

• Контрольная работа за 2 семестр По дисциплине Математика Вариант 2 Фамилия Имя.doc

• Закон от 14. 11. 2002 n 161фз (ред от 30. 12. 2021) "О государственных и муниципальных унитарных предприятиях".docx

• Вырежи и наклей какую хочешь игрушку.docx

• Расчеты установившейся свободной фильтрации из необлицованных каналов Аннотация. Цель.docx