 |
Исследование работы штанговой насосной установки с помощью динамографа
|
|
|
|
График изменения нагрузки на точке подвеса штанг в зависимости от длины хода плунжера имеет форму параллелограмма (рис. 94).
Этот график называется теоретической диаграммой. На этом графике по вертикальной оси отложены нагрузки, которые действуют на сальниковый шток, а по горизонтальной оси -перемещение сальникового штока и плунжера. На фактическую диаграмму P-S влияют параметры насосной установки и состояние насосного оборудования и его отдельных узлов.
Рис. 93. Кривые зависимости К от числа ходов п и длины штанг.
Рис. 94. График нагрузки на точку подвеса штанг в зависимости от длины хода сальникового штока
Диаграмму фактической работы насосной установки можно получить с применением динамографа, который устанавливается в точке подвеса штанг к головке балансира и воспринимает все нагрузки, возникающие при двойном ходе сальникового штока.
На промыслах в основном применяют гидравлические ди-!намографы ГДМ-3 конструкции Г.М. Мининзона (рис. 95).
Динамограф ГДМ-3 состоит из силоизмерительной части (мессдоза 11 и рычаг 12) и самописца 6. Полость 10 мессдозы заполняется жидкостью (спиртом - зимой и водой - летом), перекрывается латунной или резиновой мембраной, на которую опирается поршень 9. Силоизмерительную часть прибора устанавливают между траверсами канатной подвески штанг, растягивающие усилия штанг в которой преобразуются в усилия, сжимающие мессдозу. В это время рычаг 12 нажимает на поршень 9, а давление жидкости 10 через капиллярную трубку 8 воспринимается манометрической геликсной пружиной 7. С увеличением давления пружина разворачивается и перо 6, прикрепленное к ней, рисует линию нагрузки. Бланк диаграммы крепится к столику 5 самописца. При движении динамографа вверх нить 1, прикрепленная одним концом к неподвижной части устьевого обору-
|
|
|
Рис. 95. Схема гидравлического динамографа ГДМ-3
дования, сматывается со шкива 2, заставляя его вращаться вместе с ходовым винтом 3. При этом ходовая гайка вместе со столиком движется вверх по направляющим 4. В полости винта установлена спиральная возвратная пружина. При ходе вверх пружина закручивается. А при ходе вниз пружина раскручивается и возвращает столик в первоначальное положение. Столик с бланком повторяет движение сальникового штока в определенном масштабе. Длина записи хода сальникового штока зависит от диаметра шкива 2.
С помощью сменных шкивов записываются перемещения в масштабе 1:15, 1:30 и 1:45. В процессе работы штанговой насосной установки бывают различные неполадки. Каждому нарушению нормальной работы штангового насоса соответствует определенная своя характерная форма диаграммы, по которой можно определить неисправность глубинного штангового насоса.
Рис. 96. Диаграммы работы штанговых насосных установок
На рис. 96 показаны некоторые характерные диаграммы. Из диаграммы, показывающей утечки в нагнетательной части, видно, что при ходе плунжера вверх линия восприятия нагрузки расположена правее теоретической, нагрузка воспринимается штангами медленнее, чем при нормальной работе насоса. Это происходит при негерметичности нагнетательной части насоса. \ Линия снятия нагрузки при этом также находится правее соответствующей линии теоретической динамограммы, т.е. ib самом начале хода полированного штока вниз нагрузка от стол-.ба жидкости снимается со штанг быстрее, чем при нормальной.работе насоса. Утечки в нагнетательной части образуются через
резьбовые соединения труб, клапана и его седла и через зазор между плунжером и цилиндром насоса.
Сравнивая фактические динамограммы с теоретическими, устанавливают причины ненормальной работы насосной установки.
|
|
|
Рис. 97. Теоретическая динамограмма (сплошная линия), совмещенная с фактической (пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах
Теоретическая диаграмма работы глубинного насоса за один ход вверх и вниз имеет форму параллелограмма (рис. 97). По вертикальной оси отложены нагрузки, действующие на сальниковый шток, а по горизонтали - перемещение сальникового штока. Нагрузка на шток в процессе перемещения его вверх и вниз изменяется следующим образом.
При ходе вверх.
В конце хода вниз сальниковый шток и плунжер находятся в крайнем нижнем положении. В это время нагнетательный клапан насоса открыт, а всасывающий клапан закрыт. Нагрузка от
I Штанг действует на шток. Этому соответствует на динамограмме fочка А.
I1 В начале движения сальникового штока вверх плунжер останавливается, в это время нагнетательный клапан закрывается,
а шток воспринимает нагрузку от штанг и столба жидкости В подъемных трубах. Под действием этой нагрузки штанги рас-
i «гягиваются, а насосно-компрессорные трубы разгружаются и со-
'"Кращаются.
1 1 Процесс восприятия штоком нагрузки от давления на плунжер столба жидкости записывается на диаграмме наклонной прямой АБ. Линия Бб показывает величину перемещения сальникового штока в период действия нагрузки, которая равна сумме величины растяжения штанг и сокращения труб. После завершения процесса восприятия нагрузки штангами начинается движение плунжера и открывается приемный клапан насоса. На динамо-грамме этому соответствует точка Б. Дальнейшее движение сальникового штока и плунжера вверх до верхнего положения происходит при неизменной нагрузке. Этот процесс на динамограмме изображается прямой БВ. При этом движении нагрузка на сальниковый шток равняется силе тяжести штанг, находящихся в жидкости, плюс нагрузка от давления столба жидкости на плунжер.
При ходе вниз.
В начале хода вниз всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты и сальниковый шток воспринимает нагрузку от штанг, находящихся в жидкости, и столба жидкости. На диаграмме этому моменту соответствует точка В. При движении сальникового штока вниз шток, штанги и плунжер разгружаются и нагрузка передается на трубы. При этом трубы растягиваются, а штанги сокращаются. Плунжер остается неподвижным по отношению к цилиндру насоса. На динамограмме этот процесс изображается наклонной линией ВГ. На динамограмме линия Гг определяет перемещение сальникового штока в процессе разгрузки, которое равно сумме величин сокращения штанг и растяжения труб.
|
|
|
После завершения процесса разгрузки штока нагнетательный клапан открывается и плунжер начинает двигаться вниз.
На динамограмме этому соответствует точка Г. Дальнейшее движение сальникового штока и плунжера происходит при открытом нагнетательном клапане и постоянной нагрузке. На динамограмме это изображается линией ГА. Цикл возобнавляется в точке А. Теоретическая динамограмма работы глубинного насоса имеет форму параллелограмма, получается при работе глубинного насоса в скважине с дегазированной жидкостью с коэффициентом наполнения, равным единице, и при отсутствии динамических нагрузок, т.е. при медленном и плавном движении системы «сальниковый шток - штанги - плунжер» вверх и вниз. Если бы при работе глубинного насоса не было упругой деформации, т.е. растяжения и обратного сокращения штанг и труб, теоретическая динамограмма имела бы вид прямоугольника, линии АБ и ВГ были бы перпендикулярны
линиям БВ и ГА.
|
|
|
