Вопрос 4.15. Режим работы скважинных насосов. Динамограмма работы

Диаграмму нагрузки на устьевой шток в зависимости от его хода называют динамограммой, а ее снятие - динамометрированием ШСНУ. Оно осуществляется с помощью динамографа. В зависимос­ти от принципа работы различают механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и другие дина­мографы. В наиболее распространенном гидравлическом динамогра­фе типа ГДМ-3 (рис. 4.27) 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). Масштаб хода изменяют сме­ной диаметра шкива 2 самописца (1:15,1: 30, 1:45), а усилия - пере­становкой опоры месдозы и рычага (40, 80 и 100 кН).

-160-

Рис. 4.27. 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

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.

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

На рис. 4.28, а показана простейшая динамограмма нормальной работы насоса, которая имеет форму правильного параллелограмма. Силы трения направлены против движения, поэтому при ходе вверх они увеличивают нагрузку, а при ходе вниз - уменьшают. Инерцион­ные нагрузки вызывают «инерционный поворот» динамограммы от­носительно нормального ее положения (рис. 4.28,6). Волнистый ха­рактер линий обусловлен колебательными процессами в штангах (рис. 4.28,в).

При значительных динамических нагрузках надежная расшифров­ка динамограмм из-за сложного их вида затруднительна. В таких ус­ловиях представляет интерес получение скважинных динамограмм,

-161-

Рис. 4.29. Практические динамограммы работы штангового насоса:

а — нормальная тихоходная работа; б - влияние газа; в - превышение подачи насоса над

притоком в скважину; г - низкая посадка плунжера; д - выход плунжера из цилиндра

невставного насоса; е - удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного

насоса; ж — утечки в нагнетательной части; з - утечки во всасывающей части;

и - полный выход из строя нагнетательной части; к - полный выход из строя

всасывающей части; л - полуфонтанный характер работы насоса; м — обрыв штанг

(пунктиром показаны линии теоретической динамограммы).

-162-

соответствующих нижнему концу штанговой колонны. Практические динамограммы по виду всегда отличаются от теоретической, сопоставление с которой позволяет выявить дефекты и неполадки в работе установки и насоса (рис. 4.29).

Осложнения в эксплуатации насосных скважин обусловлены большим газосодержанием на приеме насоса, повышенным содержанием песка в продукции (пескопроявлением), наличием высоковязкой нефти и водонефтяных эмульсий, существенным искривлением ствола скважины, отложениями парафина и минеральных солей, высокой температурой и др.