Динамограф. Теоретические и практические динамограммы.
Рис. 1. Принципиальная схема гидравлического динамографа и его установки между траверсами канатной подвески
1 — нить приводного механизма; 2 — шкив ходового винта; 3 — ходовой винт столика; 4 — направляющие салазки столика; 5 — бумажный бланк, прикрепленный к столику 6 — пишущее перо геликсной пружины; 7 — геликсная пружина; 8 — капиллярная трубка; 9 — силоизмерительная камера; 10 — нажимной диск; 11 — месдоза (верхний рычаг силоизмерительной части); 12 — рычаг (нижний) силоизмерительной части
Диаграмму нагрузки на устьевой шток в зависимости от его хода называют динамограммой, а ее снятие — динамометрированием ШСНУ. Оно осуществляется с помощью динамографа. В зависимости от принципа работы различают механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и другие динамографы. В наиболее распространенном гидравлическом динамографе типа ГДМ-3 (рис. 1) действующая на шток нагрузка передается через рычажную систему на мембрану камеры 9, заполненной жидкостью (спиртом или водой), где создается повышенное давление. Давление жидкости в камере, пропорциональное нагрузке на шток, передается по капиллярной трубке 8 на геликсную пружину 7. При увеличении давления геликсная пружина разворачивается, а перо 6, прикрепленное к ее свободному концу, чертит линию на бумажном диаграммном бланке 5. Бланк закреплен на подвижном столике, который с помощью приводного механизма перемещается пропорционально ходу устьевого штока. В результате получается развертка нагрузки р в зависимости от длины хода s.
Для снятия динамограммы измерительную часть динамографа (месдозу и рычаг) вставляют между траверсами канатной подвески штанг, а нить / приводного механизма самописца прикрепляют к неподвижной точке (устьевому сальнику). Масштаб хода изменяют сменой диаметра шкива 2 самописца (1 : 15, 1 : 30, 1 :45), а усилия — перестановкой опоры месдозы и рычага (40, 80 и 100 кН).
Изучение динамограммы позволяет определить максимальную и минимальную нагрузки, длины хода штока и плунжера, уяснить динамические процессы в колонне штанг, выявить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ и насоса.
На рис. 2, а показана простейшая динамограмма нормальной работы насоса, которая имеет форму правильного параллелограмма. Силы трения направлены против движения, поэтому при ходе вверх они увеличивают нагрузку, а при ходе вниз — уменьшают. Инерционные нагрузки вызывают «инерционный поворот» динамограммы относительно нормального ее положения (рис. 2,6). Волнистый характер линий обусловлен колебательными процессами в штангах (рис. 2,в).
Рис. 2. Динамограммы работы штангового насоса с учетом статических нагрузок и сил трения (а), инерционных (б) и динамических (в) нагрузок
В. м. т. и Н. м. т. — соответственно верхняя и нижняя мертвые точки (стрелками показан ход записи динамограммы)
При значительных динамических нагрузках надежная расшифровка динамограмм из-за сложного их вида затруднительна. В таких условиях представляет интерес получение скважинных динамограмм, соответствующих нижнему концу штанговой колонны. Практические динамограммы по виду всегда отличаются от теоретической, сопоставление с которой позволяет выявить дефекты и неполадки в работе установки и насоса (рис. 3).
Рис. 4.25. Практические динамограммы работы штангового насоса:
а — нормальная тихоходная работа; б — влияние газа; в — превышение подачи насоса над притоком в скважину; г — низкая посадка плунжера; д — выход плунжера из цилиндра невставного насоса; е — удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса; ж — утечки в нагнетательной части; з — утечки во всасывающей части; и — полный выход из строя нагнетательной части; к — полный выход из строя всасывающей части; л — полуфонтанный характер работы насоса; м — обрыв штанг (пунктиром показаны линии теоретической динамограммы).