Низкая посадка плунжера на динамограмме
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
Нормальная эксплуатация штанговой скважинной насосной установки требует постоянного контроля за работой основных узлов для своевременного принятия необходимых мер для ее обеспечения. Информацию о работе подземного оборудования при этом способе добычи нефти получают при помощи динамо-метрирования. Динамометрирование ШСНУ - важнейший источник информации о работе штангового насоса, колонны штанг, состоянии забоя скважины и др. — осуществляется при помощи специальных технических средств; наиболее распространено телединамометрирование, обеспечивающее оперативное получение динамограммы на диспетчерском пульте без нарушения режима работы скважин /7/. Динамограмма представляет собой график зависимости нагрузки в точке подвеса штанг от длины хода полированного штока верхней штанги. Теоретическая динамограмма нормальной работы установки основана на учете сил тяжести, упругости, трения и закона Архимеда. Недостаточный учет других влияющих факторов, таких как инерционная сила и свойства откачиваемой жидкости, ограничивает возможность существенного динамометрирования.
Динамограмма представляет собой параллелограмм в координатах нагрузка (р) – длина хода полированного штока (S) (рисунок 2). Линия Г1А1 соответствует разнице нагрузки от веса штанг и силы трения р↓ и параллельна нулевой линии (оси S) динамограммы вследствие постоянства веса штанги и силы трения. Линия АГ соответствует статическому весу штанг в жидкости Ршт, т. е. без трения. Следовательно, трение колонны штанг о жидкость уменьшает длину хода плунжера, и нагнетательный клапан закрывается не в точке А, а в точке А1 (отрезок f↓). При изменении направления движения плунжера процесс записывается отрезком прямой АА2. Начиная с точки А2, штанги воспринимают нагрузку от веса столба жидкости Рж (отрезок А2Б2). В точке Б1 нагрузка равна сумме весов штанг жидкости и сил трения Р↑. В этой точке приемный клапан насоса открывается и жидкость поступает в цилиндр насоса. Дальнейшее движение плунжера описывается линией Б1В1. С началом движения вниз изменяются направление и величина сил трения. Изменение нагрузки соответствует В2Г1, при этом происходит разгрузка колонны штанг и нагружение труб. Точка Г - открытие нагнетательного клапана насоса и начало движения плунжера вниз (отрезок Г1 А1) /7/.
Рисунок 2 – Динамограмма ШСНУ
Таким образом, обработка динамограммы дает возможность определить количественные и качественные показатели работы ШСНУ: нагрузки и напряжения в полированном штоке, длину хода плунжера и полированного штока, коэффициент наполнения насоса, герметичность приемной и нагнетательной частей насоса, влияние газа, правильность посадки плунжера, наличие утечек в НКТ, отвороты и обрывы штанг или штанговых муфт, заклинивание плунжера.
По динамограмме работы ШСН в среде, содержащей свободный газ, также определяют давление у приема насоса, дебит жидкости и дебит газа.
Как правило, динамометрирование должны проводить в первый же день после спуска насоса в скважину и при изменениях режима откачки и подачи насоса, а также в процессе его работы для своевременного выявления различных неполадок.
Для установления в каждом конкретном случае характера осложнений целесообразно воспользоваться типовыми динамограммами.
Измеряемую нагрузку G определяют умножением показания динамографа С (мм) по оси ординат на масштаб усилий Р (60 Н/мм):
Перемещение полированного штока и плунжера рассчитывают умножением расстояния между заданными точками по оси абсцисс на масштаб хода.
Расстояние между перпендикулярами, опущенными из крайний точек динамограммы (точки А и В) на ось, соответствует ходу полированного штока S. Ход плунжера Sпл соответствует расстоянию между перпендикулярами, опущенными на ось из точек Б и В.
Потеря хода полированного штока равна ∆S=S—Sпл, а коэффициент подачи насоса - η≈Sпл/S.
На рисунке 3 приведены типовые формы динамограмм /7/. Расшифровка динамограмм требует учета различных факторов.
Рассмотрим, например, динамограммы 23, 27, 28. Они соответственно, характеризуют, помимо высокой посадки и запаздывания закрытия нагнетательного клапана, негерметичность торцов втулок.
Так, например, динамограмма 23 показывает выход плунжера насоса НСН из цилиндра. Такая же форма динамограммы получена при разъедании у насоса НСН2 и НСВ1 одного стыка втулок в верхней части цилиндра и второго — в нижней части. Плунжер, находясь в нижней части, перекрывает разъеденную часть, и утечка не происходит, при ходе вверх он открывает путь для утечки жидкости. Динамограмма 27 указывает на разъедание стыка втулок посередине цилиндра.
Рисунок 3 - Типовые динамограммы ШСНУ:
1-3 - нормальная работа насоса: Н 1000 м, H>1500 м соответственно; 4-6 - утечки в нагнетательной части: средняя, большая утечки; выход из строя нагнетательной части соответственно; 7 – 9 - утечки в приемной части: средняя, большая утечки, выход из строя приемной части соответственно; 10-12 - утечки в приемной и нагнетательной частях; 13-15 - влияние газа на работу насоса: влияние пластового газа; изменение контура; влияние газа н утечки в нагнетательной части соответственно; 16-18 - прихват плунжера насоса: НСН2, НСВ1 c выходом из замковой опоры, заедание песком соответственно, 19 -20 - утечки в НКТ; 21-22 – фонтанирование; 23 — высокая посадка плунжера в НСН2; 24 - то же, в НСВ1 без слива из замковой опоры; 25 - низкая посадка плунжера в НСН2; 26 - то же, в НСН1; 27, 28 - негерметичность насоса; 29 - обрыв или отворот штанг в нижней части; 30 - то же, в верхней части; 31-34 - низкий динамический уровень (33 - пробка, 34 - заедание песком).
На динамограмме 28 показан случай, когда разъедены стыковые соединения, расположенные в таких местах, что плунжер в нижнем и в верхнем положениях перекрывает их, а утечка происходит на середине хода плунжера. На динамограмме при этом в середине хода получается провал (показан стрелками).
Следует отметить, что в настоящее время все шире используют телеконтроль за работой штанговых скважинных насосов. Анализ многочисленных телединамограмм показал, что при четкой налаженной работе датчиков по ним можно определить такие явления, как влияние газа, применение уровня, обрыв или отворот штанг, заклинивание плунжера, низкую и высокую посадку насоса, выход из строя клапанов и др. В связи с отсутствием нулевой линии невозможно определить величину пропуска жидкости в приемной и нагнетательной частях насоса, высоту динамического уровня, степень влияния газа, течь в трубах, коэффициент наполнения насоса и потерю хода ∆S, а также производить расчет нагрузок, необходимых для подсчета напряжения в штангах /7/. Поэтому при исследовательских работах необходимо обязательно пользоваться гидравлическим динамографом.
Раздел: Геология
Количество знаков с пробелами: 55862
Количество таблиц: 14
Количество изображений: 4
Зазор между плунжером и втулками может быть различным и по величине его различают три группы посадок плунжера : группа I - величина зазора ( по диаметру) между плунжером и цилиндром устанавливается от 20 до 70 мкм. [34]
Опытом применения и исследованиями установлено, что установка дополнительного насоса для откачки газа усложняет конструкцию и создает трудности при одновременной посадке плунжеров основного и дополнительного насосов в свои цилиндры. Кроме того, требуется на скважину еще один насос, что увеличивает стоимость установки. [36]
Опыт применения и исследованиями установлено, что установка дополнительного насоса для откачки газа усложняет конструкцию и создает трудности при одновременной посадке плунжеров основного и дополнительного насосов в свои цилиндры. Кроме того, задалживается на скважину еще один насос, что увеличивает стоимость установки. [37]
Глубинные насосы с металлическими плунжерами всех типоразмеров изготовляют с зазорами трех величин между плунжером и цилиндром, что характеризует степень пригонки или посадку плунжера в цилиндре насоса. [38]
Насосы с металлическими плунжерами каждого типо-размера изготовляют с зазорами трех величин между плунжером и цилиндром насоса, что характеризует степень пригонки или посадку плунжера в цилиндре насоса. [39]
По снятым динамограммам и сравнением их с типовыми можно определить дефекты при работе глубинных насосов, к которым относятся: наличие большого вредного пространства, утечки в нагнетательной и приемной частях, заедание плунжера, удар плунжера о клетку всасывающего клапана, высокая посадка плунжера . Уменьшение вредного пространства достигается допуском плунжера и установкой дополнительного нагнетательного клапана или переносом его в нижнюю часть плунжера. Утечки в нагнетательной части насоса происходят при ходе плунжера вверх через клапан в зазор между плунжером и втулками цилиндра или в зазор между седлом клапана и местом его посадки. При незначительной утечке производительность насоса восстанавливают увеличением длины ходач При значительных утечках надо поднять плунжер или насос и заменить дефектные детали или плунжер. [40]
Кольцо, уплотняющее набивку, также проверяют по краске и пришабривают. Посадка плунжера во втулке ( рис. 59) ходовая 3-го класса; втулка бронзовая ( типа Бр. [42]
Динамограмма VIII указывает на неправильную посадку плунжера. При низкой посадке плунжера он при ходе вниз ударяется об узел всасывающего клапана, и дальнейшее движение полированного штока ослабляет штанги; это отражается на динамо-грамме в виде петли в нижнем левом углу. Этот недостаток в посадке плунжера в зависимости от примененного на данной скважине способа подвески полированного штока должен быть устранен изменением места зажима полированного штока в канатной подвеске или убавлением звена втулочно-роликовой цепи. [43]
Для проверки состояния цилиндра нужно протереть его чистой салфеткой, смазать машинным маслом и ввести в него плунжер, тоже предварительно смазанный. Затем осуществляют посадку плунжера , для чего вращая навинченный на плунжер раме вправо, плунжер прогоняют 2 - 3 раза по всей длине цилиндра. При этом плунжер должен проходить в цилиндр плавно, без рывков и стука; если в каком-либо месте плунжер останавливается, проходит с трудом, или, наоборот почти без всякого усилия, насос бракуют. Максимальное усилие, требующееся для того, чтобы прогнать - плунжер на всю длину цилиндра, не должно превышать усилия одного рабочего. [44]
Присоединение полированного штока к втулочно-роликовой цепи производится при помощи вертлюга, навинчиваемого на полированный шток, или же шлипсовой подвески и болта, вставляемого в звено цепи. При этом требуется тщательная посадка плунжера или вставного насоса при помощи коротких штанг. [45]
При нормальной работе глубиннонасосного оборудования, теоретическая динамограмма имеет форму правильного параллелограмма /рис.2/.
В начале хода головки балансира вверх на неё действует вес штанг Ршт в жидкости ( точка А ). Если бы не было деформаций труб и штанг , то диаграмма имела вид прямоугольника т.е. вес столба жидкости сразу бы передался колонне штанг. На самом же деле при начале хода вверх плунжер насоса неподвижен до тех пор , пока не произойдут удлинения штанг и сокращения труб . Лишь в точке В на голоку балансира передаётся вес штанг и жидкости . Отрезок bB характеризует деформации труб и штанг Dlшт+ Dlтр . При ходе вниз плунжер насоса не начнёт движения пока не закончится сокращения штанг и труб / линия CД / под действием передаваемой на них нагрузки от столба жидкости .
Таким образом, если длина хода головки балансира S0 , то длина хода плунжера насоса Sкл=S0-(Dlшт+Dlтр).
Рис.1.Практические динамограммы работы глубинного насоса.
1.Нормальная работа 2.Прихват плунжера в нижней части цилиндра. 3.Удар плунжера о приёмный клапан.4.Обрыв шланг.
5.Высокая посадка плунжера.6.Естественное фонтанирование.7.Полный выход из строя нагнетательной части. 8.Полный выход из строя приёмной части.9.Отказ жидкости с газом.
Форма практических динамограмм.
Практические динамограммы отличаются от теоретической вследствие влияния на их форму инерционных нагрузок и колебательных процессов в штангах, а также неполадок в насосе и насосном оборудовании. Чтение и анализ практических динамограмм позволяет выявить ненормальности и их причины в работе глубинонасосной установки.
Рис.3. Практические динамограммы работы глубинного насоса.
1- нормальная работа, 2- прихват плунжера в нижней части цилиндра,3- удар плунжера о приемный клапан,4- обрыв штанг, 5- высокая посадка плунжера, 6- естественное фонтанирование, 7- полный выход из строя приемной части, 9- откачка жидкости с газом.
Динамограмма 1 отражает нормальную работу насоса и утечку в трубах /если отсутствует подача/.
Динамограмма 2 отражает прихват плунжера в нижней части насоса. Плунжер неподвижен при ходе вверх и вниз, поэтому при работе вверх максимальная нагрузка значительно превосходит суммарную сил тяжести жидкости и штанг, а при ходе вниз нагрузка уменьшается до веса штанг. При этом подача жидкости отсутствует.
Удар плунжера о приемный клапан показан на динамограмме 3 и имеет место при неправильно отрегулированной посадке плунжера. При ударе плунжера на динамограмме записывается характерная петля, нижняя часть которой распологается ниже теоретической линии силы тяжести штанг из-за передачи в момент удара части силы тяжести штанг трубам.
Динамограмма 4 отражает обрыв штанг. По оставшемуся весу штанг можно определить место обрыва.
Так, например, если обрыв произошел посередине динамограмма представится горизонтальной линией посередине между весом штанг /линия АД/ и осью имисс.
На динамограмме 5 показан случай высокой посадки плунжера, когда плунжер выходит в конце хода вверх из цилиндра и за счет утечек нагрузка на головку балансира уменьшается.
На динамограмме 6 показан случай полуфонтанной работы насоса. Клапаны не работают из-за большого количества поступающего газа на динамограмме фиксируется вес штанг в газированной среде, несколько большей, чем вес штанг в жидкости.
При полном выходе из строя нагнетательной части /динамограмма 7/ сила тяжести столба жидкости не воспринимается колонной штанг при ходе вверх, а при полном выходе из строя приемной части /динамограмма 8/ колонна штанг не разгружается от веса столба жидкости и при ходе вниз.
При откачке жидкости с газом в начале хода вниз /динамограмма 9/ плунжер движется в газовой среде и нагнетательный клапан не отрывается до тех пор, пока газ под плунжером не сожмется. Поэтому нагрузка от веса столба жидкости снимается с колонны штанг с задержкой.
Аналогичным сравнением фактических динамограмм с теоретической можно прийти к определенным выводам о причинах необычной работы установки.
3. Типы моделей пластов: однородный, слоисто-неоднородный, трещиноватый.
1. Модель однородного пласта. В этой модели основные параметры реального пласта (пористость, проницаемость), изменяющиеся от точки к точке, осредняют. Часто, используя модель такого пласта, принимают гипотезу и о его изотропности, т. Е. равенстве проницаемостей в любом направлении, исходящем из рассматриваемой точки пласта. Однако иногда считают пласт анизотропным. При этом принимают, что проницаемость пласта по вертикали (главным образом вследствие напластования) отличается от его проницаемости по горизонтали. Модель однородного в вероятностно-статистическом смысле пласта используют для пластов с действительной небольшой неоднородностью.
2. Модель слоистого пласта. Эта модель представляет собой структуру (пласт), состоящую из набора слоев с пористостью mi, и проницаемостью ki. При этом считают, что из всей толщины пласта h слои с пористостью в пределах ∆mi и проницаемостью в пределах ∆ki, составляют часть ∆hi, Если каим-либо образом, например путем анализа кернового материала, геофизическими методами и т. Д., измерять проницаемость отдельных прослоев пласта в различных скважинах, то окажется, что из суммарной толщины всех измеренных пропластков h часть их ∆h1 обладает проницаемостью в пределах ∆k1. Другая часть пропластков ∆h2 будет иметь проницаемость в пределах ∆k2 и т. Д. Можно для реального пласта построить зависимость
и на ее основе создать модель слоистого пласта, которая будет представлять собой структуру, состоящую из набора прослоев различной проницаемости и характеризующуюся той же функцией, что и реальный пласт.
3. Модель трещиноватого пласта. Если нефть в пласте залегает в трещинах, разделяющих непористые и непроницаемые блоки породы, то модель такого пласта может быть представлена в виде набора непроницаемых кубов, грани которых равны l*, разделенных щелями шириной b*. Реальный пласт при этом может иметь блоки породы различной величины и формы, а также трещины различной ширины.
4. Модель трещиновато-пористого пласта. В реальном пласте, которому соответствует эта модель, содержатся промышленные запасы нефти как в трещинах, так и в блоках, пористых и проницаемых. Эта модель также может быть представлена в виде набора кубов с длиной грани l*, разделенных трещинами со средней шириной b*.. Фильтрация жидкостей и газов, насыщающих трещиновато-пористый пласт, происходит как по трещинам, так и по блокам. При этом вследствие значительной проницаемости трещин по сравнению с проницаемостью блоков любые изменения давления распространяются по трещинам быстрее, чем по блокам, в результате чего для разработки трещиновато-пористых пластов характерны перетоки жидкостей и газов из блоков в трещины и наоборот.
Все перечисленные модели (однородного, слоистого, трещиноватого я трещиновато-пористого пластов) отнесены к вероятностно-статистическому классу. Если же реальный пласт действительно весьма однородный, соответствующую модель однородного пласта можно считать детерминированной. Однако в природе совершенно однородные пласты встречаются крайне редко.
Некоторые практические динамограммы дешифруются при использовании простейшего анализа.
Например, влияние свободного газа,попадающего в цилиндр насоса при такте всасывания (рис. 1).
Эти динамограммы отличаются характером процесса разгрузки колонны штанг при ходе вниз. Если под плунжером насоса имеется свободный газ, то при ходе плунжера (штанг) вниз замедляется процесс разгрузки штанг вследствие сжимаемости газожидкостной смеси в цилиндре насоса. При этом вид динамограммы зависит от давления на приеме насоса. При малых давлениях на приеме получают динамограмму, показанную на рис. 1, а, а при больших — динамограмму, показанную на рис.
1, б. По мере роста объема свободного газа в цилиндре насоса площадь динамограммы уменьшается (линии 1,2,3 на рис. 1, я), а при срыве подачи вследствие свободного газа динамограмма приобретает следующий вид (линия 4 на рис. 1, а).
Рис. 1. Динамограммы для случая влияния свободного газа:
а - динамограммы при небольших давлениях у приема насоса, причем линия 1 при Рпр1, 2 - Рпр2, 3 - при Рпр3 (Рпр1> Рпр2> Р ), линия 4 - срыв подачи насосом; б - динамограмма при большом давлении у приема насоса
Превышение подачи установки над притоком.Очень часто по форме динамограммы при влиянии свободного газа похожи на динамограммы, когда подача насоса превышает приток продукции в скважину и давление на приеме резко снижается. В этом случае необходимо проследить за формой динамограмм, фиксируемых последовательно одна за другой после кратковременной остановки скважины. В случае превышения подачи насоса над притоком продукции в скважину первая после остановки скважины динамограмма покажет полное заполнение цилиндра при такте всасывания (рис. 2, динамограмма 1). Последовательно фиксируемые динамограммы 2, 3 и 4 будут принимать форму, характерную для влияния свободного газа.
Рис. 2. Динамограмма при превышении притока продукции в скважину:
1 - нормальное заполнение цилиндра при такте всасывания (после остановки скважины); 2, 3, 4 - динамограммы, фиксируемые через определенные промежутки времени после снятия первой динамограммы
Неправильная посадка плунжера насосаотражается на динамограммах по-разному. Удар плунжера о нижний (всасывающий) клапан или низкая посадка плунжера вследствие неправильной подгонки длины штанг при монтаже проявляется на динамограмме петлей в нижнем левом углу ее (рис. 4, а). Срыв нижнего конуса захватным штоком при высокой посадке плунжера проявляется на динамограмме в виде петли в правом верхнем углу и характерными изменениями нагрузки при ходе вниз, определяемыми колебаниями колонны штанг вследствие удара в момент посадки конуса (рис. 4, б).
Рис. 3. Динамограммы при нарушении герметичности насоса:
а - утечка в нагнетательной части насоса; б - утечка в приемной части насоса
Рис. 4 . Динамограммы при неправильной посадке плунжера в цилиндре насоса:
а - при ударе плунжера о всасывающий клапан; б - высокая посадка плунжера и срыв нижнего конуса захватным штоком
Обрыв штанг (отворот плунжера)характеризуется на динамограмме незначительной разницей в нагрузках при ходе вверх и вниз, т.е. динамограмма имеет форму узкой горизонтально расположенной петли (рис. 5.24), которая располагается на уровне нагрузки от веса штанг в продукции скважины, если произошел отворот плунжера или обрыв штанг у плунжера (рис. 5, а). Местоположение такой динамограммы связано с местом обрыва: петля располагается между нулевой нагрузкой и нагрузкой от веса штанг в продукции (рис. 5, б).
Рис. 5. Динамограммы при обрыве штанг (отвороте плунжера):
а - обрыв штанг у плунжера (отворот плунжера); б - обрыв штанг в середине штанговой колонны (динамограмма 1) и обрыв в верхней части колонны (динамограмма 2)
Заедание плунжерахарактеризуется на динамограмме значительным местным увеличением или снижением нагрузки в сравнении с нагрузками при нормальной работе установки. На рис. 6, а показана динамограмма с заеданием плунжера в конце хода вверх, а на рис. 6, б — когда заедание плунжера происходит в конце хода вниз.
Следует отметить, что динамометрирование штанговых глубинно-насосных установок является эффективным средством контроля состояния системы и позволяет своевременно принимать необходимые меры в случае нарушения работы отдельных элементов. Кроме того, динамограмма позволяет рассчитывать с определенной точностью некоторые технологические характеристики, хотя для этого необходимо обычную методологию снятия динамограмм дополнить регистрацией нагрузок, действующих в верхнем и нижнем мертвых положениях полированного штока, для чего в этих положениях необходима остановка станка-качалки.
Рис. 6. Динамограммы при заедании плунжера в цилиндре:
а - в конце хода вверх; б - в конце хода вниз
Читайте также: