13. Основные принципы расшифровки практических динамограмм.

Теорет-ая динамограмма. На нее наложена (пунктиром) типичная фактическая динамограмма 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 жид-ти. Это происходит при перемещении штока на величину , начиная от н. м. т.

Линия бв  полезный ход плунжера, во время которого ста­т-ая нагрузка на шток равна весу штанг и жид-ти.

Теор-ая динам-ма (сплошная линия), совмещен­ная с факт-ой (пунктирная ли­ния), нормально работающей штан­говой насосной ус­тановки при малых глубинах

Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. М. т.). Ли­ния вга  ходу вниз, при кот-ом также штанги и трубы дефор­м-ся, но в обратном порядке, т.к. нагнет-ый кла­пан откр-ся, штанги теряют при этом нагрузку и сокраща­ются, а трубы (всас-ий клапан закрывается) приобретают ее и удлиняются. Реальная динамограмма всегда отличается от теор-кой. Превышение пунктира над линией бв означает появление до­п-ых нагрузок, связанных с инерцией системы и тре­нием, этим же объясн-ся снижение пунктирной линии по от­ношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теор-ой позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ.

14. Определение максимальных и минимальных нагрузок, действующих на колонну штанг. Принципы уравновешивания ск.

Нагрузки

При ходе вверх статические нагрузки в точке подвеса штанг складываются из веса штанг Ршт и веса столба ж-ти Рж. В н. м. т. возникает максимальное ускорение, к ним добавляется сила инерции Рi, направленная вниз; кроме того, действует сила трения Ртр, также направленная вниз. Таким образом, максимальная нагрузка, возникающая в точке подвеса штанг при начале хода вверх, будет равна

Рмах = Рш+Рж+Рi+Ртр.

При ходе вниз нагнетательный клапан открывается и гидростатические давления над и под плунжером выравниваются. Поэтому нагрузка от столба ж-ти со штанг снимается и передается на трубы, т.к. имеющийся в цилиндре всасывающий клапан при ходе вниз закрыт. Силы инерции, возникающие в в. М. т., направлены вверх. Силы трения также направлены вверх, т. е. в сторону, противоположную направлению движения. Поэтому нагрузка в начале хода вниз будет минимальной:

Рмin = Рш-Рi-Ртр.

Силы Рi и Ртр составляют малую долю от Рш + Рж. За исключением высоковязких нефтей и эмульсий, следовательно их влияние на плунжер не велико.

Уравновешивание СК

Из общей теории работы ШСНУ известно, что основная нагрузка при ходе вверх равна весу штанг и весу ж-ти. Нагрузками от вибрационных сил, сил трения, вибрационными и инерционными модно пренебречь. При ходе балансира вниз нагрузки становятся равными только весу штанг. Это приводит к неравномерной работе электродвигателя. За первую половину оборота кривошипа (ход вверх) двигатель совершает работу W₁=(Ршт+Рж)S. За вторую половину оборота (ход вниз) двигатель не совершает работы W₂=Ршт*S. За полный оборот кривошипа совершается работа

15. Исследование скважин, оборудованных шгн методом динамометрирования. Теоретическая динамограмма.

Исслед-ие ШСНУ необходимо для изуч-ия притока и построения индикат-ой кривой, а также для изуч-ия работы самого насоса и выявл-ия причин низкого коэф-нта подачи. Измен-ие отбора жид-ти ШСНУ достиг-ся либо измен-ем хода полир-ого штока S перестановкой пальца ша­туна на кривошипе, либо изменением числа качаний n сменой шкива на валу 10л/двигателя. В некот-х случаях отбор можно изменить сменой размера насоса (F), однако эта операция сложнее, т.к. требует осущ-ия спуско-подъемных работ на скв. При каждом измен-и режима откачки после выхода скв-ы на устан-йся режим, что опред-ся по стабили­зации дебита, замер-ся прямым или косвенным методом за­бойное давл-е, соответствующее данному установившемуся режиму работы. Для прямого измерения забойного давл-я созданы малогабаритные СКВ-ные манометры диаметром 22  25 мм. Такие приборы могут быть спущены в межтруб. Пространство скв-ы на стальной проволоке через отверстие в планшайбе при эксцентричной подвеске НКТ на устье. Полу­ченные т.о. данные о забойном давл-и наиболее достоверны. Однако в глубоких искривл-х скв-х, а также при малых зазорах в межтрубном пространстве бывают прихваты манометра и обрывы проволоки. Для предотвращения этого исполь-ся так называемые лифтовые скважинные ма­нометры, подвешиваемые к приемному патрубку ШСН и спу­скаемые в скв-у вместе с НКТ. Эти манометры имеют часовой механизм с многосуточным заводом и фиксируют на бу­мажном бланке динамику изменения давления на глубине спу­ска прибора в процессе трех-четырехкратного измен-я режи­мов откачки (дебитов). Такой метод позволяет получить доста­точно надежные результаты исслед-я, однако он связан с необход-ью осущ-ия СПО для спуска и подъема лифтового манометра. Поэтому эти замеры приурочивают к очередным ремонтным работам на скв. Или очередной смене насоса. В наст-ее время лифтовые манометры по этой причине не находят применения. К косвенным методам исследования скв на приток от­носится замер глубины динамического уровня ж-ти в меж­трубном пространстве, устанавливающегося при том или ином режиме откачки специальными приборами  эхолотами.

Эхолот работает след. образом. В межтрубное про­странство посыл-ся звук-ой импульс, кот-ый отраж-ся от уровня жид-ти, возвращ-ся к устью скв. И улавлива­ется микрофоном, соединенным через усилитель с регистрирую­щим устройством, записывающим все сигналы на бумажной ленте в виде диаграммы.

Динамометрия ШСНУ Снятие диаграммы нагрузки на полир-ый шток в зави­симости от хода называется динамометрией ШСНУ. Она осу­щ-ся силоизмерительным регистрирующим прибором  динамометром. Сопоставление снятой на ШСНУ динамограммы с теорет-ой позволяет выяснить отклонения от норм-ой работы установки в целом и дефекты в работе самого ШСН. Регулярное обследование ШСНУ яв-ся обяз-ным, т.к. позволяет своевременно предотвратить более серьезные осложнения. Динамограмма позволяет уточнить режим откачки и по возможности его улучшить. Известны динамографы механич-ие, гидравл-ие, электр-ие, электромагн-ые, тензометрич-ие и др. Наибольшее распространение получили гидравлические динамо­графы.

Теорет-ая динамограмма. На нее наложена (пунктиром) типичная фактическая динамограмма 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 жид-ти. Это происходит при перемещении штока на величину , начиная от н. м. т.

Линия бв  полезный ход плунжера, во время которого ста­т-ая нагрузка на шток равна весу штанг и жид-ти.

Теор-ая динам-ма (сплошная линия), совмещен­ная с факт-ой (пунктирная ли­ния), нормально работающей штан­говой насосной ус­тановки при малых глубинах

Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. М. т.). Ли­ния вга  ходу вниз, при кот-ом также штанги и трубы дефор­м-ся, но в обратном порядке, т.к. нагнет-ый кла­пан откр-ся, штанги теряют при этом нагрузку и сокраща­ются, а трубы (всас-ий клапан закрывается) приобретают ее и удлиняются. Реальная динамограмма всегда отличается от теор-кой. Превышение пунктира над линией бв означает появление до­п-ых нагрузок, связанных с инерцией системы и тре­нием, этим же объясн-ся снижение пунктирной линии по от­ношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теор-ой 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 Р_Ж с труб на штанги. Пропуск в нагнет-ой части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жид-ью и, т.о., создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнет-ой части, тем сильнее смещение точек б и г вправо.

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

Отражение дефектов работы штангового насоса на динамограмме:

а  пропуски в нагнет-ой части, б  пропуски во всас-ей части, в  влияние газа, г  низкая посадка плунжера, д  выход плунжера из цилиндра трубного насоса, е  удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса

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.

W₁+ W₂=(Ршт+Рж)S- Ршт*S= Рж*S. Устранить неравномерность нагрузок электродвигателя (ЭД) можно соответствующим уравновешиванием СК. Т.к. сила Ршт действует на головку балансира при ходе вверх и при ходе вниз, то при равноплечем балансире на плечи необходимо поместить противовес, по крайней мере равный весу штанг. В этом случае штанги будут уравновешенны и при ходе вверх ЭД будет совершать «+» работу, а при ходе вниз «0». Нагрузки на ЭД будут постоянными, при условии постоянства крутящего момента на валу кривошипа за обе половины хода. Уравновешивающий момент: Мур=(Ршт+Рж/2)S, S-длина хода, м; Ршт – вес штанг в ж-ти, кН; Рж – вес столба ж-ти в НКТ над плунжером насоса, кН. Число противовесов и места их установки на кривошипе определяют по величине Мур из графиков, приводимых в паспортах приводов, руководствах по эксплуатации или справочниках. Окончательное уравновешивание производят по равенству тока ЭД при ходе вверх и вниз.

Различают кривошипное, балансирное, и комбинированное уравновешивание.

Балансирное уравновешивание применяется у СК малой грузоподъемности, кривошипное- у большой, а комбинированное – у СК средней грузоподъемностью. Кривошипное уравновешивание вызывает большие нагрузки на опоры вала и на корпус редуктора СК. Балансирные контргрузы выполняются в виде чугунных отливок- пластин, укрепляемых на кривошипах.

Так, смещение точек б и г вправо означает пропуски в нагнетательной части насоса в результате растягивания во времени процесса перехода на­грузки Р_Ж с труб на штанги. Пропуск в нагнет-ой части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жид-ью и, т.о., создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнет-ой части, тем сильнее смещение точек б и г вправо.

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

Отражение дефектов работы штангового насоса на динамограмме:

а  пропуски в нагнет-ой части, б  пропуски во всас-ей части, в  влияние газа, г  низкая посадка плунжера, д  выход плунжера из цилиндра трубного насоса, е  удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса

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.