Теоретические динамограммы

Динамограммы. Осложнения при работе насоса.

Измерение нагрузок на штанги с помощью динамографа

При работе штангового насоса на штанги действуют различные нагрузки которые влияют на правильную работу ШСНУ.

Контроль за работой и установления правильного технологического режима работы насосной установки ШСНУ осуществляется с помощью динамометрирования, т.е. с помощью динамограмм.

Измерение нагрузок осуществляется специальным при­бором, называемым динамографом. Графическая зависимость нагрузки, действующей в каком-либо сечении штанг в течение насосного цикла (ход вверх — ход вниз) в функции перемеще­ния этого сечения, называется динамограммой.

Динамограф — прибор, регистрирующий на специальном бланке изменение нагрузки за время насосного цикла. Существует много типов динамографов, но все они по принципу действия могут быть разделены на несколько классов: механические, гидромехани­ческие, электрические, электронные и др. Каждый класс дина­мографов имеет как преимущества, так и недостатки.

В зависимости от места установки динамографа они раз­деляются на две группы:

1. Глубинные динамографы, устанавливаемые, как правило, в нижней части колонны штанг (над плунжером насоса). Они регистрируют нагрузки, действующие в течение насосного цикла на плунжер. Широкого применения в нефтепромысловой практике глубинные динамографы до настоящего времени не получили.

2. Поверхностные динамографы, устанавливаемые в ме­сте соединения полированного штока с канатной подвеской станка-качалки (ТПШ) и получившие довольно широкое рас­пространение.

В зависимос­ти от принципа работы различают: механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и другие дина­мографы. На смену механическим и гидравлическим динамографом пришли электронные, в которых используется микропроцессор для обработки данных и память для хранения зарегистрированных замеров.

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 5.

Для снятия динамограммы измерительную часть динамографа (месдозу и рычаг) вставляют между траверсами канатной подвески штанг, а нить 1 приводного механизма самописца прикрепляют к не­подвижной точке (устьевому сальнику).

Рисунок 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.

В. м. т. и Н. м. т. - соответственно верхняя и нижняя мертвые точ­ки (стрелками показан ход записи динамограммы)

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.

Динамограммы

Динамограмма представляет собой замкнутую фигуру, раз­меры которой зависят от действующих усилий и длины хода полированного штока (при выбранных масштабах измерения G и S). Форма динамограммы связывается с работой всей глубинно-насосной установки (ее подземной части) и отражает нарушения в различных элементах подземного оборудования. Динамометрирование позволяет оперативно устанавливать нарушения в работе установки и принимать соответствующие меры.

Теоретические динамограммы

Простейшая теоретическая динамограмма нормальной работы насоса получается при соблюдении следующих условий:

- глубинный насос исправен и герметичен;

- погружение насоса под динамический уровень равно нулю;

- цилиндр насоса целиком заполняется дегазированной и несжимаемой жидкостью из скважины;

- движение полированного штока происходит настолько медленно, что обуславливает полное отсутствие инерционных и динамических нагрузок;

- силы трения в подземной части установки равны нулю.

Точка А характеризует на­чало хода плунжера вверх, когда нагнетательный клапан закрыт, а всасывающий — открыт и на плунжер действует нагрузка G_n, величина которой определяется точкой В. Таким образом, линия АВ — это линия восприятия нагрузки на плунжер при начале хода вверх. В течение всего хода вверх (линия ВС) на­грузка остается постоянной. В точке С (начало хода плунжера вниз) нагнетательный клапан открывается, а всасывающий — закрывается, и нагрузка G_n с плунжера передается на трубы (линия CD). В течение всего хода вниз (линия DA) нагрузка на плунжер остается постоянной.