Технические характеристики СКУ

Подача, л/ч.........................................................................100

Предельное давление, МПа..............................................6,3

Число двойных ходов в мин.............................................76,7

Мощность электродвигателя ВАО-21-4У-2, КВт.........1,1

Частота вращения вала двигателя, об/мин......................1410

Масса, кг.............................................................................102

Автоматическое переключение золотника-распределителя выполнялось с помощью различных систем управления рабоче­го процесса по сигналам от предварительно настроенных реле давления и реле времени, а также по сигналу от электроконтак­тных манометров.

Технические характеристики установки УГШН-5-15-1000

Диаметры колонн труб, мм:

эксплуатационной..............................................................146—126

внешней...............................................................................89—76

внутренней...........................................................................42—35

Глубина спуска насоса, м......................................................1100

Тип насоса:

скважинного........................................................................НСВ2-56/32

поверхностного...................................................................TGLA-100

Кривизна ствола скважины...................................................4°—69°54'

Необходимое давление силового насоса для хода, МПа

вверх.....................................................................................3,2—4,8

вниз.......................................................................................1,8-2,5

Время цикла, с.........................................................................25—30

Частота ходов в мин................................................................1—3,5

Длина хода плунжерной группы, мм.....................................3700

Подача скважинного насоса (в среднем), м/сут....................8,64

Динамический уровень, м.......................................................700

Габариты поверхностного блока, м........................................3,5x2x2

Масса, кг....................................................................................2000

При исследовании процесса проводилась регистрация рабочих па­раметров установки с помощью шлейфового осциллографа Н-117/1.

Осциллограмма рабочего процесса установки гидроштанго­вого насоса, приведенная на рис. 3.19 была получена в первый год испытания насоса в скважине. Подробное исследование ос­циллограммы позволило установить следующее.

Переключение золотника-распределителя происходит в тече­ние времени t_пер = 0,2—1с, что наглядно можно наблюдать в интервале времени от 14 до 15 с при переключении с хода вверх на ход вниз и в интервале от 24 до 25 с при переключении с хода вниз на ход вверх. По осциллограмме нарастание давления на ту же величину происходит в течение 0,9—1,2 с. Затем наступает период сжатия гидравлического столба жидкости. Предварительно проведенные исследования и расчеты показывают, что время сжатия гидроштанги находится в пределах 1—6 с. Исходя из ос­циллограммы можно утверждать, что время сжатия гидроштанги 1—4 с при ходе ПГ вверх и 1—2 с при обратном ходе вниз.

Рис. 3.19. Осциллограмма рабочего процесса гидроштангового насоса

I — переключение распределителя; II — сжатие гидроштанги кольцевого сечения

По окончании процесса сжатия и достижении давления, не­обходимого для начала движения, ПГ страгивается из состояния покоя из крайне нижнего положения. По осциллограмме это происходит в момент времени / — 4,5 с при давлении в гидроси­стеме Р — 2,5 МПа.

В момент времени t — 10,5 с, т.е. через 6 с после начала дви­жения, ПГ останавливается в специальном тормозном устрой­стве, а в гидросистеме продолжает нарастать давление жидко­сти до величины давления настройки реле, которое в момент времени t = 14 с подает сигнал на переключение золотника-распределителя. Золотник при переключении (в среднем своем положении) соединяет между собой обе гидроштанги. Этим выз­вано резкое возрастание давления. Затем начинается обратный ход ПГ, которая разгоняется и движется с некоторым ускоре­нием. Подробный анализ осциллограммы показал, что после начала движения вниз ПГ движется под действием давления, создаваемого силовым насосом до момента времени t = 16 с (т.е. в течение 1,2 с), а далее с ускорением, несколько опережая подачу жидкости в гидроштангу. Это наглядно можно наблю­дать в интервале времени от 16 до 18 с по некоторому падению давления на поверхности, зарегистрированному на осциллограм­ме. Затем ПГ останавливается, происходит резкое возрастание давления и переключение золотника-распределителя. Далее весь процесс повторяется.

Таким образом, расчетные параметры гидроштангового насо­са вполне сопоставимы с данными, полученными при проведе­нии экспериментальных исследований в промысловых условиях.

Во время промысловых испытаний на установке проводились также экспериментальные исследования различных систем уп­равления с целью получения циклограмм рабочего процесса СГШНУ при различных системах управления, определения вли­яния параметров настройки систем управления на работу СГШНУ и оптимизации системы управления работой СГШНУ при введе­нии различных конструктивных и технологических изменений.

На первом этапе проводились исследования со следящей си­стемой управления. Была разработана электрогидравлическая следящая система управления, позволявшая регистрировать с помощью датчиков давления или электроконтактных маномет­ров возмущения в гидроштанге, возникающие при остановках плунжера в крайних положениях.

На представленных осциллограммах были видны гидроуда­ры, соответствующие остановке поршня в крайних положениях во время t — 24 с, t — 37 с.

Данная система управления показала хорошую работоспособ­ность, однако она не лишена и существенного недостатка, кото­рый должен быть в будущем учтен при проектировании устано­вок с подобной системой управления.

Использование следящей системы управления при наличии в установке двух гидроштанг приводит к тому, что в момент пере­ключения происходит частичный переброс давления в гидро­штангах и в результате этого датчик давления, установленный на меньшую величину, срабатывает. Это влечет за собой повтор­ное переключение, вследствие чего установка начинает работать в аварийном режиме автоколебаний.

Затем была испытана детерминированная система управ­ления с использованием реле времени, с помощью которой удалось избежать работы установки в режиме автоколебаний.

Но при использовании системы управления данного типа воз­никают дополнительные трудности в настройке, если нет пред­варительно снятой осциллограммы работы установки. Это свя­зано с трудностями точного подсчета времени цикла, так как во время работы установки ПГ в разных циклах достигает крайних положений не в одно и то же время, на которое детерминиро­ванная система управления реагировать не может.

Детерминированная система управления с использованием реле времени может более успешно применяться в установках такого типа. Одним из существенных ее преимуществ является простота конструкции и эксплуатации.

После полного анализа результатов испытаний следящей и детерминированной систем управления была разработана ком­бинированная система управления, назначение которой улавли­вать с помощью датчиков давления возмущения в гидроштанге, свидетельствующие о начале движения ПГ, после чего переда­вать сигнал на реле времени для отслеживания установившегося движения до крайнего положения.

Гидроштанговая насосная установка по схеме, разработанной в ГАНГ им. И. М. Губкина, была изготовлена и прошла промыс­ловые испытания, которые доказали ее работоспособность и под­твердили теоретически полученные рабочие характеристики.

Одна из конструкций гидроштанговых насосных установок на основе схемы ГАНГ им. И. М. Губкина была изготовлена и реализована на заводе «Нефтемаш» в г. Тюмени. Установка гид­роштангового насоса состоит из поверхностного и скважинного оборудования, соединенных линиями коммуникаций.

Преимущество данной установки заключается в том, что ус­тановка позволяет плавно изменять подачу скважинного насоса путем регулирования подачи рабочей жидкости с помощью ре­гулятора потока.

Гидроштанговая установка позволяет эксплуатировать сква­жины малых и средних дебитов со значительной кривизной ство­ла, где применение штанговых насосов и ЭЦН практически не­возможно. Так, по данным АО «Нижневартовскнефтегаз» коли­чество малодебитных скважин (до 25 м³/сут) составляет около 40 % от общего числа эксплуатируемых скважин и их количе­ство увеличивается.