РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАВАНТАЖЕНОСТІ ТА ДОВГОВІЧНОСТІ НАСОСНИХ ШТАНГ
2.1. Методика експериментальних досліджень навантаженості КНШ в експлуатаційних умовах
Мета дослідження - розробити методику та засоби експериментального дослідження навантажень в штанговій колоні в процесі експлуатації свердловинної штангової глибинонасосної установки.
Задачі дослідження:
- проаналізувати переваги та недоліки, пов'язані з використанням існуючих засобів визначення навантаженості штангової колони;
- проаналізувати методики експериментального визначення навантажень штангової колони;
- вдосконалити конструкцію гідравлічного динамографа з метою полегшення обробки результатів вимірювань на ПЕОМ;
- розробити методику обробки результатів вимірювань.
2.1.1. Обґрунтування методу експериментального визначення навантаженості штангової колони.
На даний час існують наступні методи контролю за роботою верстата-качалки:
1 Контроль рівня рідини в свердловині, при якому установка відключається, коли рівень рідини досягає прийому насоса (використовується для періодичної експлуатації) [105].
2 Контроль витрати чи тиску рідини, яка поступає з свердловини на поверхню, при якому установка відключається, коли величини цих параметрів зменшуються нижче допустимих значень [106, 107].
3 Контролюється зміна величини струму електродвигуна, тобто відмінність величин струму при ході плунжера вверх і вниз від середніх значень струму [108].
4 Динамографічний метод. Діагностування стану глибинних насосів згідно з даними наземних вимірів сигналів зусилля на полірованому штоці і переміщення [109].
5 Ватметрографічний метод. Показником роботи станка-качалки є потужність, що використовується з мережі електродвигуном приводу установки [110].
6 Контроль вібрацій полірованого штока [111].
Усі ці методи мають свої переваги та недоліки.
На даний час динамографічний та ватметрографічний методи - два найпоширеніші методи контролю за роботою верстата-качалки.
При динамометруванні інформацію про технічний стан підземної частини штангової свердловинної насосної установки отримують у вигляді залежності зусилля на гирловому штоці від ходу точки підвісу штанг Р=f(S) (динамограми).
На нафтових родовищах України основним методом, за яким визначається навантаження в верхній частині штангової колони та проводиться аналіз технічного стану свердловинного обладнання, залишається метод аналізу динамограм, отриманих за допомогою гідравлічних динамографів.
Ці прилади широко використовуються на нафтовидобувних підприємствах вже понад 50 років і тому оператори мають значний досвід по їх зняттю та обробці і можуть з їх допомогою визначати не тільки максимальні та мінімальні навантаження, але й технічний стан свердловинного обладнання. Запис навантаження відбувається при одночасному переміщенні паперової стрічки, яка рухається по столику динамографа, та відхиленні пера пишучого пристрою. Суттєвим недоліком цього методу є складність обробки динамограм, які отримують на паперовому носії, тому що досить часто динамограми мають вигляд важкий для якісного аналізу (рис.2.1).
Методика розшифровки динамограм розроблена вже давно [111] і полягає в порівнянні теоретичної та практичної динамограм, а також визначенні відхилень форми графіка практичної динамограми, які можуть бути наслідком змін технічного стану свердловинного насоса, параметрів газорідинної суміші, наявності витікань в колоні насосно-компресорних труб і т.д. За роки експлуатації свердловин на нафтовидобувних підприємствах операторами накопичено значний досвід роботи з гідравлічними динамографами, що можна віднести до переваг аналізу навантаженості штангової колони за допомогою динамограм.
Значним недоліком цих приладів є складність обробки результатів вимірювань за допомогою ПЕОМ. Так, для того, щоб отримати можливість розрахунку навантажень, динамограму потрібно відсканувати, оцифрувати для занесення масиву точок в програму обробки.
З метою аналізу похибки даного методу проведено обробку динамограми, знятої на 88 свердловині Довбушансько-Бистрицького родовища НГВУ "Надвірнанафтогаз" (рис. 2.2) двома методами: графічним та за допомогою ПЕОМ. Встановлено, що графік навантаження відповідає динамограмі з низькою посадкою плунжера. Для порівняння результатів в обох випадках були вибрані характерні точки максимумів та мінімумів й визначено навантаження, що діє в цих точках (табл. 2.1).
Як видно з табл. 2.1 при переведенні гідравлічної динамограми для обробки в ПЕОМ для більшості точок відхилення в результатах не перевищує 5% і тільки в 3 точках складає 5.6%, 6.93% та 7.2% відповідно. Оскільки похибка вимірювання зусиль гідравлічним динамографом складає ?2%, то найбільша розбіжність при обробці графіка навантаження може складати біля 10%. Тобто такий метод для аналізу навантаженості штангової колони прийнятний тільки для формування комп'ютерної бази даних динамограм, знятих гідравлічним динамографом в попередні роки.
Для аналізу навантажень, які діють в точці підвіски штанг, за допомогою ПЕОМ доцільно користуватись інформаційно-вимірювальною системою з безпосереднім отриманням результатів вимірювань, наприклад, від давачів сили.
Таблиця 2.1.
Порівняння навантажень, визначених безпосередньо з гідравлічної динамограми та після її обробки на ПЕОМ
№ точкиНавантаження визначені по динамограмах, кНПохибка,
%ГідравлічнійСканованій034.1136.577.2140.0841.694244.3444.640.6344.3444.220.27457.9856.991.71561.3958.494.7661.7361.021.16756.2855.720.98854.5757.655.6942.6342.530.21044.3441.266.931140.0839.760.781245.1943.613.51330.732.114.61430.731.693.23
В останні роки бурхливий