Регулирование технологического режима работы ШСНУ

Технологический режим работы УСШН можно регулировать двумя способами:

1. изменение длины хода полированного штока (перемещение шатуна на кривошипе по отверстиям);
2. изменение числа качаний головки балансира, т.е. увеличение или уменьшение частоты вращения ведомого вала редуктора (смена шкивов).

Q_т= 1440•F_пл•S_пш•n – производительность УСШН.

(S_пл=S_пш)

Составляющие коэффициента подачи УСШН

η =Qф/Qт η = η₁ η₂ η₃ η₄

η₁ – коэффициент наполнения; η₁= Vж/Vсм = Vж/(Vж+Vг) = 1/(1+Vг/Vж) = 1/(1+R);

η₂ – коэффициент, учитывающий изменение хода плунжера; η₂ = Sn/S = (S- λ)/S;

η₃ – коэффициент утечек (неизбежны при работе насоса); η₄ – коэффициент усадки.

 

η₃ = __________________________________________________________________________

Способы уравновешивания СК

Уравновешивание может быть: балансирное, кривошипное, комбинированное.

Балансирное – у СК с малой грузоподъемностью;

Кривошипное – у СК со средней грузоподъемностью, меньше инерционных нагрузок на балансир.

Суммарные работы при ходе вверх: -P_вS + Т_р2r +Gh =0.

Суммарные силы при ходе вниз: Р_нS +Тс2r – Gh =0.

Р_вS – Gh)½ r = (-Р_нS + Gh) ½ r;

S = 2r (a/в); h = 2r (c/в).

Р_в = Р_ж + Р_ш; Р_н = Р_ш; 2Gh = (Р_ж + 2Р_ш) S;

G = [(Р_ж/2) +Р_ш] S/h = [(Р_ж/2) + Р_ш] а/с;

G_р = (0,5Р_ж + Р_ш)(а/в)(r/R).

Если поместить груз на продолжение

кривошипа на R от оси, то вес контргруза

необходимо уменьшить в r/R раз и → опреде-

лится вес (G_р). R – расстояние от груза до сои вращения.

Диагностика уравновешенности СК

Контролируя ток, потребляемый электродвигателем при ходе вверх и вниз амперметрами. Или можно контролировать по шуму, вибрации, времени спуска и подъема при работе СК.

 

 

без уравновешивания с уравновешиванием

 

Изменение длины хода штока и числа качаний балансира

Увеличение длины хода штока можно осуществить за счет смещения шатуна на кривошипе дальше от оси. Число качаний балансира меняется за счет смены штивов.

Диагностика работы насоса и привода

Условия работы и состояние насоса можно оценить по динамограмме. В СК самое главенствующая деталь – РЕДУКТОР, необходимо контролировать уровень масла, вибраций, шумы, условия работы, зацепления (можно датчиками), износ ремней.

Проверка правильности выбора УСШН

Данные: L_нкт=1000 м; Н_дин = 750 м; диаметр труб 89 мм; диаметр эксплуатационной колонны D_к = 146 мм; насос НН2С – 32-12-12; Q = 6 т/сут; СКД 8-3-4000; S = 2.5 м; n = 5кач/мин; штанги 16*600 м и 19*400 м.

 

Qт = 1440 S n ρнд (πD²_пл/4) = 12,73 т/сут.

К_под = Q_ф/Q_т = 6/12,73 = 0,47.

Р_мах = Р΄_шт + Р_ж; Р_шт = L_н(Σq_штi E_i)

Р΄_шт = Р_шт К_арх; К_арх = (ρ_шт – ρ_см)/ ρ_шт = 0,898; Р΄_шт = 1000*0,898(1,67*0,6 +2,35*0,4) = 17108 Н;

ρ_{ж =} Р_ж*F_пл = ρgh * (3.14*0.032²/4) = 7081 Н.

Рмах = 17108 + 7081 = 24189 Н.

Рmin = 17108 Н. Для СКД 8-4000 наибольшая допустимая нагрузка в точке подвеса штанг 80 кН.

М_кр = 300*S + 0.236*S (Р_max + P_min) = 300*2.5 + 0.236*2.5 (24189 – 17108) = 4927.8 Н*м. Это меньше допустимого критического момента на ведомом валу редуктора, поэтому можно считать, что считать - УСШН выбрана правильно.

Подобрать наземное и подземное оборудование УСШН и выбрать оптимальный режим работы.

Исходные данные: Q = 18 м³/сут; L_нкт = 1150 м; Р_мах = 52 кН; Р΄_шт = 32 кН; Р_ж = 8 кН; Р_у = 1,0 МПа; М_кр = 30 кН*м.

Dпл = ________________________________________________________________________

Выбираем насос НСВ1 – 38-25-15. Р_шт = Р΄_шт / К_арх = 32000/0,898 =35634,74 Н.

Всю колонну штанг диаметром 25 мм. СК 8-3,5-4000. Наибольшая дополнительная нагрузка в точке подвеса 80 кН. Длина хода точки подвеса 3,5 м. Максимальный крутящий момент на валу 40 кН*м.

 

Практическое занятие №6

Тема: анализ технологического режима работы скважин оборудованных УСШН.

1) Провести анализ работы УСШН по данным фактического технологического режима работы скважины (используя материалы производственной практики). Для расчетов использовать две скважины с коэффициентами подачи до 0,3 и выше 0,8. при анализе определить составляющие коэффициента подачи УСШН. Сделать выводы и рекомендации по работе УСШН в выбранных скважинах.

2) Подобрать периодический режим эксплуатации УСШН для линейного режима работы пласта. Определить время откачки и накопления жидкости в скважине. Выбрать из трех предложенных вариантов более оптимальный для следующих исходных данных: искусственный забой скважины – 1700 м, глубина спуска насоса – 1200 м, скважина вертикальная, пластовое давление – 13,76 МПа, эксплуатационная колонна – 146*7,7 мм, НКТ – 73*5,5 мм, давление насыщения – 10 МПа, плотность ГЖС – 0,85 г/см³, коэффициент динамической вязкости – 10 сП, проектный коэффициент подачи УСШН – 0,6. D_пл = 28 мм, Н₁=60 м, Н₂=185 м, Н₃ = 310 м, К_прод = 0,4 м3/(сут*МПа), S = 0.9 м, n= 5 мин^-1.

Для линейного закона притока жидкости из пласта (формула Вирновского- Татейшвили):

t_нк = -(F_к/К_пр)_*ln(2φ-1), (час)

F_к = 3,14_*0,1306²/4 = 0,0092 м²,

φ – коэффициент снижения дебита при переводе скважины на периодическую работу, φ = 0,8-0,95.

φ = Q_пер/Q₀ = 0,9, где Q_пер – средний дебит при периодической откачке;

Q₀ - дебит при непрерывной работе.

 

Q₀ = 1440_*(π_*D²/4) _* S_*n_*φ_*η = 1440_*(3.14_*0.028²/4)_*0.9_*5_*0.6_*0.9 = 2.2 м³/сут.

К_пр – удельный коэффициент продуктивности, м³/(Па_*сут)

К_пр = Q₀/(24_*S), где S – высота статического столба жидкости над приемом насоса.

К_пр1 = 2,2/24_*60 = 0,00152 м³/(сут_*Па); К_пр2 = 2,2/24_*185 = 0,000495 м³/(Па_*сут);

К_пр3 = 2,2/24_*310 = 0,000295 м³/(сут_*Па).

Имеем следующие периоды накопления:

t_нк1 = -(0,0092/0,00152)_*ln (2_*0,9-1) = 1,35 часа;

t_нк2 = -(0,0092/0,000495)_*ln 0,8 = 4,15 часа;

t_нк3 = -(0,0092/0,000295)_*ln 0,8 = 6,96 часа.

Продолжительность периода откачки по формуле Вирновского:

t_от = t_{нк *} φ/(к – φ); к = η_под*Q_т/Q₀ = 0.6_*4.4/2.2 = 1,21.

Q_т – теоретическая подача насоса, Q_т = 4,4 м³/сут.

t_от1 = 1,35_*0,9/(1,21-0,9) = 3,9 час;

t_от2 = 4,15_*0,9/(1,21-0,9) = 12 часов;

t_от3 = 6,96_*0,9/(1,21-0,9) = 20,2 часа.

По мере износа насоса t_от увеличивается. Когда t_от возрастет в 10-12 раз, скважину необходимо будет остановить для предупредительной замены насоса.

Вывод: из 3-х предложенных вариантов выбираем третий, т.к. при снижении t_нак возрастают расходы на электроэнергию, увеличивается износ оборудования, следовательно, число ремонтов, т.к. частые пуски и остановки ШСНУ нежелательны.

3) Оценить влияние режима работы пластов на время наполнения скважины жидкостью в затрубном пространстве для условий предыдущей задачи, приняв уровень в конце периода накопления для оптимальных условий периодической эксплуатации скважины. Использовать для расчетов формулы Писарика, Вирновского-Татейшвили и Адонина-Вирновского.