Динамометрия шсну
Снятие диаграммы нагрузки на полированный шток в зависимости от хода называется динамометрией штанговой скважинной насосной установки и осуществляется силоизмерительным регистрирующим прибором-динамометром.
Снятые динамограммы сравниваются с теоретической, это позволяет выяснить отклонения от нормальной работы установки в целом и дефекты в работе самого ШСН. Динамограмма также позволяет уточнить режим откачки и возможности его улучшения.
Имеются динамографы механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и др.
Наибольшее распространение получили гидравлические динамографы, в которых нагрузка на полированный шток передается через рычажную систему на упругую диафрагму камеры, заполненной жидкостью. Давление жидкости в камере, пропорциональное усилию в штоке, по капилляру передается геликсиной пружине.
При увеличении давления геликсная пружина разворачивается и поворачивает перо, которое чертит линию на бумажном бланке, закрепленном на подвижном столике или барабане.
Перемещение столика пропорционально ходу полированного штока. Таким образом, смещение пера, пропорциональное усилиям в штоке, соответствует оси координат, а смещение столика, пропорциональное ходу штока- оси абсцисс.
Стандартное оборудование ШСНУ предусматривает возможность установки динамографа в разъеме между траверсами канатной подвески. Приводной механизм столика или барабана, с помощью шнура соединяется с неподвижной точкой – сальником устьевого оборудования.
При движении штока вверх шнур разматывается со специального шкива, который при этом поворачивается на несколько оборотов, вращая червячный ходовой винт, и перемещает столик. Одновременно при этом заводится спиральная возвратная пружина. При обратном ходе столик возвращается в исходное положение с помощью возвратной пружины, вращающий червяк и шкив в обратном направлении. Шнур при этом наматывается на шкив, оставаясь в натянутом состоянии. К прибору придается три сменных шкива различного диаметра. Это позволяет получить три различных масштаба хода.
Динамограмма и ее интерпретация
Теоретическая динамограмма имеет вид параллелограммы (сплошная линия) совместная с фактической (пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах и в условиях отсутствия газа.
Точка а соответствует нижней мертвой точке (н.м.т.)
Линия аб соответствует деформации штанг и труб и отражает процесс восприятия штангами нагрузки от веса жидкости.
Это происходит при перемещении штока на величину , начиная от н.м.т.
Линия ав соответствует полезному ходу плунжера, во время которого статическая нагрузка шток равна весу штанг и жидкости.
Точка в соответствует верхней мертвой точке (в.м.т.)
Рисунок 1. Теоретическая динамограмма (сплошная линия), совмещенная с фактической (пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах
Линия вга соответствует ходу вниз, при котором штанги и трубы деформируются, но в обратном порядке, так как нагнетательный клапан открывается, штанги при этом теряют нагрузку и сокращается, 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 инструкцией системы и трением, этим объясняется снижение пунктирной линии по отношению линии г а при ходе вниз.
Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теоретической, позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСКУ.
Смещение
точек б
и г
вправо (рис. 2, а)
означает пропуски в нагнетательной
части насоса в результате растягивания
во времени процесса перехода нагрузки
с труб на штанги. Пропуск с 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.
Смещение точек б и г влево (рис.2, б) означает пропуски в приемной части утечки жидкости в приемной части раньше времени снимают подпор плунжера снизу и штанги воспринимают вес жидкости быстрее.
Вредное влияние газа отражается (рис.2, в) на динамограмме плавным переходом от точки в к линии а г, что означает сжатие газа в цилиндре под плунжером.
Рисунок 2.
Удар плунжера о всасывающий клапан отражается на динамограмме в виде короткого спада нагрузки вблизи н.м.т., ниже (рис.2, г)
Выход
плунжера из цилиндра
для
невставного насоса отражается на
динамограмме резким снижением нагрузки
ниже
в
близи верхней мертвой точки в
(рис.2, д).
Удары плунжера об ограничительную гайку цилиндра для вставного насоса отражается на динамограмме появлением пика у верхней мертвой точки в (рис.2 е).
Такая расшифровка динамограмм возможна в ограниченных случаях: малые глубины, жесткие штанги, малые диаметры плунжера.
При возникновении колебательных нагрузок динамограмма искажается. Это является результатом наложения на нормальную динамограмму нагрузок, вызванных колебательными процессами в штангах, которые в свою очередь есть интерференции собственных упругих колебаний штанг и вынужденных колебаний, вызванных работой станка-качалки.
Анализ расшифровка сложных динамограмм связанны с необходимостью перехода от динамограммы, снятой на верхнем конце колонны штанг (полированный шток), к динамограмме, соответствующий нижнему концу колонны и штанг.
Для подобной диагностики работы ШСНУ и получения глубинной динамограммы используют довольно сложную аналитическую обработку поверхностной динамограммы. При этом составляющие нагрузок, вызванные колебанием колонны штанг и их упругими деформациями, рассчитывают, и исключают при построении глубинной динамограммы.
На поверхностной динамограмме находят отражения все дефекты работы СК, шатунно-кривошипного механизма, в шпонках и зубьях редуктора и таким образом, динамометрирование штанговой скважинной насосной установки дает важную информацию о работе установки в целом.
Осн.: 1. [392-401], 3. [643-657]
Контрольные вопросы:
С какой целью проводят эхолотирование?
Предназначение динамографа?
Куда устанавливают динамограф?
Как точно определяется пробег плунжера?