Никишенко с. НГПром.оборудов

Рис. 4.27. Принципиальная схема гидравлического динамографа

иего 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 ди­ намические процессы в колонне штанг, выявить ряд дефектов и не­ поладок в работе ШСНУ и насоса.

В. м. т. и Н. м. т. - соответственно верхняя и нижняя мертвые точ­ ки (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. Инерцион­ ные нагрузки вызывают «инерционный поворот» динамограммы от­ носительно нормального ее положения (рис. 4.28,6). Волнистый ха­ рактер линий обусловлен колебательными процессами в штангах (рис. 4.28,в).

При значительных динамических нагрузках надежная расшифров­ ка динамограмм из-за сложного их вида затруднительна. В таких ус­ ловиях представляет интерес получение скважинных динамограмм,

- 1 6 1 -

- 1 6 2 -

соответствующих нижнему концу штанговой колонны. Практичес­ кие динамограммы по виду всегда отличаются от теоретической, со­ поставление 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 содержа­ нием песка в продукции (пескопроявлением), наличием высоковяз­ кой нефти и водонефтяных эмульсий, существенным искривлением ствола скважины, отложениями парафина и минеральных солей, вы­ сокой температурой и др.

Вопрос 4.16. Подача ШСНУ. Коэффициент подачи

Теоретическая подача, минутная, часовая и суточная составит со­ ответственно

где/? - диаметр плунжера в метрах;

S - длина хода плунжера в метрах;

и - число двойных качаний в минуту.

Однако в действительности фактическая подача меньше теоретичес­ кой, что обусловлено причинами, которые можно свести в две группы

Первая группа - потери жидкости в скважинном насосе. К ним относятся:

-наличие утечек через зазор плунжер - цилиндр;

-наличие утечек у всасывающих и нагнетательных клапанов;

-сжимаемость жидкости, обусловленная в первую очередь нали­ чием газа;

-отставание жидкости от плунжера при наполнении полости насоса.

Вторая группа - потери, обусловленные конструкцией уста­ новки:

-утечки через муфтовые соединения труб;

-деформация колонны штанг и насосно-компрессорных труб при работе насоса.

Потери жидкости в скважинном насосе характеризуются коэф­

фициентом подачи насоса представляющим собой отношение фак­ тической суточной подачи насоса к теоретической

-1 6 3 -

- 1 6 4 -

a	S	в	г	д
	Рис. 4.30. Деформация штанг-труб
				(4.6)
При заякоренном насосе расчет реального хода должен вестись с
учетом условия i	= 0.

Вопрос 4.17. Ремонт, хранение и транспортировка скважинных насосов

Ремонт насосов подразделяется на текущий и капитальный. К те­ кущему, выполняемому в промысловых мастерских, относится смена шарика, седла и клетки клапана, замена плунжера, удлинительного

166

патрубка, замковой опоры. К капитальному ремонту относятся все работы, связанные с разборкой цилиндра и требующие применения приспособлений и контрольно-измерительных приборов, они могут выполняться только квалифицированными рабочими

Мастерская, где ремонтируются насосы, должна быть оборудова­ на верстаками с тисками и трубными зажимами, ваннами для мытья деталей насосов, местами для их сушки, стеллажами для хранения насосов, пирамидами для плунжеров, приспособлениями для притир­ ки клапанов и приборами для контроля их герметичности.

В отремонтированном насосе плунжер должен перемещаться без заеданий, плавно, клапаны должны быть герметичными, ловильные приспособления действовать исправно.

Хранят насосы на стеллажах. Все детали насосов должны быть смазанными, а отверстия заглушены пробками. Помещение для хра­ нения должно быть сухим и чистым.

Насосы транспортируют в специальных стеллажах, обитых вой­ локом. При погрузочно-разгрузочных операциях необходимо приме­ нять меры по предотвращению ударов и сотрясений.

Вопрос 4.18. Насосные штанги, конструкция, условия работы

Для передачи возвратно-поступательного движения от привода к плунжеру скважинного насоса используется колонна насосных штанг. Она собирается из отдельных штанг, соединяемых муфтами.

Насосные штанги представляют собой стержень круглого попе­ речного сечения с высаженными концами, на которых располагается участок квадратного сечения и резьба. Резьба служит для соедине­ ния штанг с муфтами, а участок квадратного сечения используется для захвата штанги ключом при свинчивании и развинчивании резь­ бового соединения (рис. 4.31).

Основными характеристиками насосных штанг являются: диаметр по телу штанги dg и прочностная характеристика штанги - величина приведенного допускаемого напряжения [а]. У нас в стране штанги выпускаются диаметром 16,19, 22,25 мм, а допускаемое напряжение, для наиболее широко распространенных марок сталей, составляет

Рис. 4.31. Штанга и муфта

-167

70... 130 МПа. В небольших количествах выпускаются штанги с до­ пускаемыми напряжениями 150 МПа.

Указанные величины по сравнению с аналогичными прочностны­ ми показателями сталей, применяемых в машиностроении, ниже и определяются условиями работы колонны штанг - циклическим нагружением в коррозионно-активной среде, ускоряющей процесс ус­ талостного разрушения штанг.

Выпускаются штанговые муфты: соединительные типа МШ для соединения штанг одного размера и переводные типа МПШ для со­ единения штанг разного размера.

Муфты каждого типа изготавливаются в исполнении I с «лысками» под ключ и в исполнении II без «лысок».

Муфты каждого типа большей частью изготавливаются из угле­ родистой стали марок 40 и 45. Предусматривается также изготовле­ ние муфты из легированной стали марки 20Н2М для применения в тяжелых условиях эксплуатации.

Для увеличения долговечности штанг, уменьшения воздействия на них коррозионной среды (пластовой жидкости) они подвергаются термичес­ кой обработке и упрочнению поверхностного слоя металла. Наиболее ча­ сто используется следующий вид термообработки: нормализация, закал­ ка объемная, закалка ТВЧ. Поверхностное упрочнение обеспечивается за счет дробеструйной обработки, обкатки роликом. Основная цель поверх­ ностного упрочнения - создание снимающих напряжений в поверхност­ ном слое материала. Кроме того, поверхность штанг покрывают лаками или металлами, стойкими к воздействию окружающей среды.

Для регулирования положения плунжера относительно цилинд­ ра скважинного насоса используют короткие штанги - «метровки» длиной 1000...3000 мм. Длина обычной штанги 8000 мм.

Особенностью штанг является накатка резьбы. Для сборки сту­ пенчатой колонны из штанг различных диаметров используют пере­ водные муфты МПШГ, позволяющие соединять штанги диаметрами 16 и 19, 19 и 22, 22 и 25 мм. Соединительные муфты изготавливают

слысками и без лысок.

Взависимости от условий работы применяют штанги, изготов­ ленные из сталей следующих марок:

-для легких условий работы - из стали 40, нормализованные;

-для средних и среднетяжелых условий работы - из стали 20НМ, нормализованные;

-для тяжелых условий работы - из стали марки 40, нормализо­ ванные с последующим поверхностным упрочнением тела штанги по всей длине токами высокой частоты (ТВЧ) и из стали ЗОХМА, нор­ мализованные с последующим высоким отпуском и упрочнением тела штанги по всей длине ТВЧ;

-1 6 8 -

- для особо тяжелых условий работы - из стали 20НМ, нормали­ зованные с последующим упрочнением штанги ТВЧ.

Колонна штанг - один из наиболее ответственных элементов ус­ тановки, работающей в наиболее напряженных условиях. Прочность и долговечность штанг, как правило, обусловливает подачу, как всей установки, так и максимальную глубину спуска насоса. Обрыв штанг вызывает простои и необходимость подземного ремонта. Разрушение колонны штанг происходит, как правило, либо при разрыве тела штан­ ги, либо при разрушении резьбовых соединений.

Наиболее часто обрывы штанг происходят вследствие усталости металла, в результате переменных нагрузок, концентраций напряже­ ний, коррозионности среды. Усталостное разрушение штанг обычно начинается с поверхности образованием микротрещины. Поверхность излома имеет характерный вид: она состоит из двух зон - мелкозер­ нистой и крупнозернистой. Усталостное разрушение штанг ускоря­ ется переменными нагрузками, концентрацией напряжений и воздей­ ствием коррозионной среды, поэтому выбор допускаемых напряже­ ний для штанг представляет собой важную задачу.

На долговечность резьбовых соединений большое влияние ока­ зывает плотность контакта торцов муфты, ниппеля и насосной штан­ ги. При свинчивании резьбовых соединений муфташтанга должен обеспечиваться контакт между торцами при максимальной нагрузке на штанги.

Необходимо отметить, что наиболее приемлемыми для затяжки резьбовых соединений являются механические ключи с гидро- и элек­ троприводом, позволяющие свинчивать штанги со строго определен­ ным моментом.

Важнейшее условие безаварийной работы колонны штанг - их прямолинейность. Так, при стреле прогиба штанги, равной 0,5d, рас­ тягивающие напряжения увеличиваются в 5 раз. Для искривленных и сильно искривленных скважин применяют шарнирные муфты. Бла­ годаря наличию двух шарниров муфта может изгибаться в двух вза­ имно перпендикулярных плоскостях. Применение подобных муфт позволяет уменьшить напряжения, возникающие в результате изги­ ба, а также нормальные силы, обусловленные трением штанг о насос- но-компрессорные, трубы.

Помимо штанг со сплошным сечением применяют полые штан­ ги для привода скважинного насоса с использованием внутрискважинной депарафинизации, деэмульсации, ингибирования - в этих случаях по внутренней полости штанг подается с поверхности к на­ сосу соответствующий химический реагент. Кроме того их исполь­ зуют для отбора продукции при одновременно-раздельной эксплу­ атации пластов, а также при необходимости подъема пластовой

- 1 6 9 -

где D - диаметр плунжера в м; d - диаметр штанг в м;

- 1 7 0 -