Низкая посадка плунжера на динамограмме

Обновлено: 05.10.2024

Теоретическая динамограмма показана на рис. 10.13. На нее наложена (показана пунктиром) типичная фактическая динамо-грамма исправного насоса, спущенного на небольшую глубину и работающего в условиях отсутствия газа.

Линия аб означает деформацию штанг и труб и отражает процесс воспринятия штангами нагрузки от веса жидкости. Это происходит при перемещении штока на величину λ, начиная от н. м. т.

Линия бв - полезный ход плунжера, во время которого статическая нагрузка на шток равна весу штанг и жидкости.

Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. м. т.). Линия вга - ходу вниз, при котором также штанги и трубы деформируются, но в обратном порядке, так как нагнетательный клапан открывается, штанги теряют при этом нагрузку и сокращаются, а трубы (всасывающий клапан закрывается) приобретают ее и удлиняются.

Реальная динамограмма всегда отличается от теоретической. Превышение пунктира над линией бв означает появление дополнительных нагрузок, связанных с инерцией системы и трением, этим же объясняется снижение пунктирной линии по отношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теоретической позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ. Так, смещение точек б и г вправо означает пропуски в нагнетательной части насоса в результате растягивания во времени процесса перехода нагрузки Рж с труб на штанги. пропуск в нагнетательной части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жидкостью и, таким образом, создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнетательной части, тем сильнее смещение точек б и г вправо.


Рис. 10.13. Теоретическая динамограмма (сплошная линия), совмещенная с фактической

(пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах

При пропуске в приемной части (всасывающий клапан) происходит обратное явление. Точки б и г смещаются влево. Утечки жидкости в приемной части раньше времени снимают подпор плунжера снизу и штанги воспринимают вес жидкости быстрее.

На динамограмме отражается вредное влияние газа, попадающего в ШСН. В этом случае переход от точки в к линии аг происходит плавно, что означает сжатие газа в цилиндре под плунжером. Динамограммы позволяют выявить правильность посадки плунжера в цилиндре. Появление короткого спада нагрузки вблизи н. м. т., ниже Ршт, свидетельствует об ударе плунжера о всасывающий клапан. Резкое снижение нагрузки ниже Р = Рш + Рж вблизи в. м. т. означает выход плунжера из цилиндра насоса (если насос невставной), а появление пика у в. м. т. - удары плунжера об ограничительную гайку цилиндра в случае вставного насоса (рис. 10.14).

Подобная расшифровка динамограмм, однако, возможна в ограниченных случаях (малые глубины, жесткие штанги, малые диаметры плунжера). При возникновении колебательных нагрузок, т. с. при динамическом режиме откачки φ = ωL/a > 0,20, динамограмма искажается и в некоторых случаях при нормально работающем скважинном насосе может приобрести очень сложный вид. Это является результатом наложения на нормальную динамограмму нагрузок, вызванных колебательными процессами в штангах, которые в свою очередь есть результат интерференции собственных упругих колебаний штанг и вынужденных колебаний, вызванных работой станка-качалки.

Анализ и расшифровка сложных динамограмм связаны с необходимостью перехода от динамограммы, снятой на верхнем конце колонны штанг (полированный шток), к динамограмме, соответствующий нижнему концу колонны штанг. Это равносильно установке динамографа непосредственно над плунжером. Вообще такие динамографы были созданы, однако их использование связано с двукратным спуском и извлечением штанг


Рис 10 14 Отражение дефектов работы штангового насоса на динамограмме

а - пропуски в нагнетательной части, б - пропуски во всасывающей части, в - влияние газа,

г - низкая посадка плунжера, д - выход плунжера из цилиндра трубного насоса, е - удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса

и наноса из скважины и поэтому они не нашли практического применения.

Для подобной диагностики работы ШСНУ и получения глубинной динамограммы используют довольно сложную аналитическую обработку поверхностной динамограммы. При этом составляющие нагрузок, вызванные колебаниями колонны штанг и их упругими деформациями, рассчитывают и исключают при построении глубинной динамограммы. Поверхностная динамо-грамма Р(S) по точкам перестраивается в зависимость нагрузки от времени Р(t). Затем ординаты каждой точки зависимости Р(t] пересчитываются на соответствующие значения глубинной динамограммы. Если координаты всех точек (обычно 36; через каждые 10° угла поворота кривошипа), т. е. значения Р(t] в виде таблицы ввести в ЭВМ, то получение такой глубинной динамограммы упрощается.

На поверхностной динамограмме находят отражения все дефекты работы СК, главным образом удары и люфты в сочленениях шатунно-кривошипного механизма, в шпонках и зубьях редуктора.

Динамометрирование ШСНУ дает важную информацию о работе установки в целом. На автоматизированных промыслах оно осуществляется дистанционно из центрального диспетчерского пункта. С этой целью СК оборудуются специальными тензометрическими датчиками усилий и датчиками хода полированного штока.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.


Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).


Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Динамометрирование - это построение диаграммы, которая называется динамограмма. Динамограмма ШГН отображает нагрузку на полированный шток.

Динамограмма снимается динамографом:

динамограф

Динамограф устанавливается между траверсами и разжимается, а трос крепится к крышке устьевого сальника(самовара). Таким образом он регистрирует нагрузку, и длину хода.

Теоретическая динамограмма ШСН :

Теоретическая динамограмма ШСН, диаграма ШГН

Описание теоретической динамограммы, расшифровка динамограммы:

  • плунжер находится в НМТ(нижней мертвой точке)
  • на устьевой полированный шток действует нагрузка равная весу штанг
  • всасывающий клапан в закрытом положении
  • головка балансира начинает свое движение вверх
  • нагнетательный клапан закрывается под действием столба жидкости в НКТ
  • движение головки балансира вверх
  • плунжер стоит на месте
  • колонна насосных штанг растягивается
  • НКТ сокращается
  • нагрузка на головку балансира увеличивается
  • после выбора всех деформаций плунжер начинает двигаться вверх
  • всасывающий клапан открывается
  • нагрузка на шток становится равной весу штанг+вес столба жидкости

Участок БВ: совместное движение вверх головки балансира и плунжера

  • плунжер находится в ВМТ(верхней мертвой точке)
  • на шток действует нагрузка: вес штанг+ столба жидкости
  • нагнетательный клапан закрыт
  • головка балансира начинает свое движение вниз
  • всасывающий клапан закрывается
  • движение головки балансира вниз
  • плунжер стоит на месте(подпирает жидкость в цилиндре)
  • НКТ растягивается, а штанги сокращаются, т. к. вес столба жидкости переходит с штанг на трубы
  • После выбора всех деформаций труб и штанг, плунжер начинает свое движение вниз
  • нагнетательный клапан открывается
  • нагрузка на головку балансира становится равной весу штанг

Участок ГА: совместное движение головки балансира и плунжера вниз

Величина:

  • отрезков Б1В=Г1А на динамограмме определяет длину хода полированного штока
  • отрезка БВ - длину хода плунжера насоса
  • отрезка АГ - длину эффективной(полезной) длины хода плунжера
  • разность между линиями БВ и АГ в масштабе записи, представляет собой потерю длины хода плунжера, связанную с поступлением газа в цилиндр.

Какие неисправности можно определить на практических динамограммах

С помощью динамограммы можно определить следующие неисправности ШСН(примеры динамограмм с неисправностями ниже):

Теперь вы можете поделиться своей работой!

Просто нажмите на значок

O2 Design Template

ФЭА / АИТ / Лабораторная работа №2 Обработка динамограммы

Лабораторная работа №2

Обработка динамограммы

Цель работы: научиться правильно читать практические динамограммы, изучить законы их образования при различных условиях работы глубинного насоса.

Изменение нагрузки на полированном штоке за время одного полного хода станка-качалки является результатом сложного взаимодействия большого числа различных факторов. Чтобы правильно читать практические динамограммы, необходимо изучить законы их образования при различных условиях работы глубинного насоса.

К наиболее простым случаям относятся следующие:

1. Глубинный насос исправен и герметичен.

2. Погружение насоса под динамический уровень равно нулю.

3. Цилиндр насоса целиком заполняется дегазированной и несжимаемой жидкостью из скважины.

4. Движение полированного штока происходит настолько медленно, что обусловливает полное отсутствие инерционных и динамических нагрузок.

5. Силы трения в подземной части насосной установки равны нулю.

Полученная при этих условиях динамограмма называется простейшей теоретической динамограммой нормальной работы насоса.

2.1. Образование простейшей теоретической динамограммы нормальной работы насоса

Процесс образования простейшей теоретической динамограммы начнем прослеживать с хода плунжера вниз, когда он с открытым нагнетательным клапаном приближается к своему крайнему нижнему положению (рис. 2.1).

Рис 2.1. Простейшая теоретическая динамограмма нормальной работы насоса

В это время приемный клапан закрыт, и вес жидкости принят насосными трубами, которые получили от этого соответствующее удлинение. На полированный шток действует только нагрузка от веса штанг, погруженных в жидкость. В крайнем нижнем положении плунжер останавливается и нагнетательный клапан закрывается. Этот момент на динамограмме отмечается точкой А. При этом давление жидкости в цилиндре насоса практически равно давлению в насосных трубах над плунжером.

В следующий момент полированный шток начинает двигаться вверх. Плунжер остается неподвижным по отношению к цилиндру насоса, потому что упругие штанги не могут передать ему движение до тех пор, пока они не получат полного растяжения от веса столба жидкости в насосных трубах, приходящегося на площадь плунжера. Величина растяжения штанг прямо пропорциональна величине воспринятой части веса жидкости. Поэтому по мере увеличения растяжения штат нагрузка на полированном штоке растет. Та часть жидкости, которую приняли на себя штанги, снимается с труб.

Вследствие этого трубы сокращают свою длину и их нижний конец, закрытый приемным клапаном, движется вверх. Так как между приемным и нагнетательным клапанами в цилиндре насоса находится практически несжимаемая жидкость, то движение нижнего конца труб вверх вызывает также движение вверх плунжера вместе с насосом.

В любой момент времени текущая величина растяжения штанг равна разности перемещений полированного штока и плунжера. Поэтому, чтобы штанги получили полное растяжение, необходимое для передачи движения плунжеру, полированный шток должен пройти путь, равный сумме растяжения штанг и сокращения труб.

Нагрузка на полированном штоке возрастает при одновременном перемещении его вверх. Поэтому процесс восприятия штангами нагрузки от веса жидкости изображается на динамограмме наклонной линией АБ. Линию АБ называют линией восприятия нагрузки.

Точка Б соответствует:

a) окончанию процесса растяжения штанг и одновременного сокращения труб;

b) началу движения плунжера в цилиндре насоса;

c) моменту открытия приемного клапана и началу поступления жидкости из скважины в цилиндр насоса.

Во время последующего движения плунжера вверх па полированный шток действует неизменная нагрузка, равная нагрузке в точке Б. Поэтому динамограф прочерчивает прямую горизонтальную линию БВ, параллельную нулевой линии динамограммы.

Точка В соответствует:

a) крайнему верхнему положению полированного штока и плунжера;

b) прекращению поступления жидкости из скважины в цилиндр насоса;

c) моменту закрытия приемного клапана;

Длина линии БВ в масштабе перемещений соответствует длине хода плунжера в цилиндре насоса.

Из крайнего верхнего положения полированный шток начинает движение вниз. Однако плунжер не может двигаться вниз, так как под ним в цилиндре насоса находится практически несжимаемая жидкость. Нагнетательный клапан не может открыться, потому что давление в цилиндре насоса равно нулю, а над плунжером оно равно давлению всего столба жидкости в насосных трубах. Поэтому плунжер остается неподвижным по отношению к цилиндру насоса. Вследствие того, что плунжер стоит на месте, а полированный шток движется вниз, длина штанг сокращается, и нагрузка от веса жидкости постепенно передается на трубы. Давление в цилиндре насоса увеличивается пропорционально сокращению штанг.

Воспринимая нагрузку от веса жидкости, трубы соответственно удлиняются, и их нижний конец движется вниз. Так как плунжер опирается на несжимаемый столб жидкости в цилиндре насоса, то он движется вниз, оставаясь неподвижным по отношению к цилиндру насоса. Это вынужденное продвижение плунжера замедляет сокращение штанг и снятие нагрузки от веса жидкости. Поэтому штанга получают полное сокращение и полностью снимают с себя нагрузку от веса жидкости только тогда, когда полированный шток проходит расстояние, равное сумме сокращения штат и растяжения труб от веса жидкости (отрезок ГГ1).

Вследствие уменьшения нагрузки при одновременном перемещении полированного штока вниз, процесс снятия со штанг нагрузки от веса жидкости изображается на динамограмме наклонной линией ВГ. Линию ВГ называют линией снятия нагрузки.

По уже изложенным причинам линия ВГ может быть принята за практически прямую, параллельную линии АБ.

Точка Г соответствует:

a) окончанию процесса сокращения штанг и одновременного растяжения труб;

b) моменту открытия нагнетательного клапана;

c) началу движения плунжера вниз.

За время движения плунжера вниз на полированный шток действует неизменная нагрузка, равная весу штанг, погруженных в жидкость. Поэтому динамограф прочерчивает прямую горизонтальную линию АГ, параллельную нулевой линии динамограммы.

Таким образом, простейшая теоретическая динамограмма нормальной работы насоса при упругих штангах и трубах имеет форму параллелограмма.

На основании изложенного можно сформулировать следующие характерные признаки практической динамограммы, дающие право па заключение о нормальной работе насоса:

a) линии восприятия и снятия нагрузки практически могут быть приняты за прямые;

b) линии восприятия и снятия нагрузки у практической динамограммы параллельны соответствующим линиям теоретической динамограммы и, следовательно, параллельны друг другу;

c) левый нижний и правый верхний углы динамограммы — острые.

2.2. Расчет и построение теоретической динамограммы

Действующая динамограмма работы глубинного насоса отличается от теоретической из-за влияния множества факторов, основными из которых являются силы инерции и трения. Для полного и правильного чтения динамограммы необходимо выявить вес факторы влияния па работу насоса. Для этой цели на основе практической динамограммы производят расчет элементов теоретической динамограммы и их совмещение. Этот процесс называют обработкой динамограммы.

2.2.1. Измерение усилий в точке подвеса штанг

Измерение нагрузки производят по вертикали, проведенной перпендикулярно к нулевой линии динамограммы, которая прочерчивается перед монтажом динамографа на канатной подвеске (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Иллюстрация к процессу обработки динамограммы

1 – расчетная; 2 – фактическая динамограмма.

Величина нагрузки определяется по формуле:

Р = L × р

где: Р - величина нагрузки, кгс; L - расстояние по вертикали oт нулевой линии до точки, где измеряется нагрузка, мм; р - масштаб усилий, кгс/мм.

Масштаб усилий прибора определяется при тарировке динамографа и представляет собой нагрузку, вызывающую отклонение пера самописца прибора по вертикали на 1 мм.

2.2.2. Измерение перемещения полированного штока

По динамограмме перемещение измеряют по горизонтали между перпендикулярами, проведенными к нулевой линии через заданные точки динамограммы. Для измерения фактического перемещения необходимо знать масштаб перемещений т, представляющий собой отношение длины хода полированного штока Sшт к длине динамограммы l (линия АГ1 или Б1В; рис. 2.1, 2.2);

Для обработки полученной динамограммы необходимо построить на ней теоретическую, для чего определяется величина статической нагрузки Рст по формуле:

Рст = Рж + Р / ш

где: Рж - вес жидкости над плунжером насоса, кгс.

Рж = 0,1 × Fпл × Нн × gж

Fпл - площадь сечения плунжера, см 2 ; Нн - глубина спуска насоса, м; gж - плотность жидкости в подъемных трубах, г/см 3 ; Р / ш - вес колонны штанг в жидкости, кгс;

Р / ш = Р ш× j; Р ш = q1 × l1 + q2 × l2

q1 и q2 – вес 1 м ступеней штат" в воздухе, кг; l1 и l2- длина ступеней колонны штанг, м; gст - плотность материала штанг, равная 7,85 г/см 3 ; gж - плотность жидкости.

Для нанесения линии веса штанг на динамограмму (см. рис. 2.2) определяют ее расстояние от нулевой линии OS из выражения

Отложив величину L на перпендикулярах, прочерчивают линию АГ1. Расстояние линии статической нагрузки от нулевой линии находят по формуле:

откладывают его на вертикальной оси динамограммы и прочерчивают линию Б1В. Линию восприятия нагрузки АБ находят, откладывая на линии Б1В величину деформации штанг и труб в масштабе. Деформацию штанг λш и труб λт определяют по формуле:

где: fш - площадь сечения штанг, см 2 ;

d1 и d2 диаметры штанг в ступенчатой колонне, см; fт – площадь поперечного сечения трубы по телу, см 2 .

Величина отрезка, соответствующая величине деформации штанг и труб

Откладывая на линии веса штанг отрезок Г1Г = Б1Б и соединяя точки А, Б, Г и В, находим линию восприятия нагрузки АБ и линию снятия нагрузки ВГ.

На динамограмме линия Б1В представляет собой длину хода полированного штока Sшт, линия БВ - длину хода плунжера Sпл, а линия АГ - эффективный ход плунжера Sэф. Из-за неполного наполнения цилиндра линии БВ и АГ могут быть неравными.

2.3. Пример обработки практической динамограммы

Обработку практической динамограммы проведем на примере (рис. 2.2).

глубина спуска насоса Нн, м 1528

диаметр насоса dн, мм 43 количество штанг в комбинированной колонне, 191

в том числе: с d1 = 7/8" (22 мм) 88

диаметр НКТ, мм 73

дебит жидкости, м 3 /сут 25

плотность жидкости gж, г/см 3 0,9

длина хода полированного штока Sшт, м 2,1

число качаний в минуту, n 8

масштаб усилий динамографа р, кг/мм 125

длина динамограммы l, мм 68

Длина ступеней колонны штанг

l2 = 1528 – 704 =824 м

Вес в воздухе 1 м ступеней штанг: q1 = 3,14 кгс, q2 = 2,35 кгс

Вес колонны штанг в жидкости

Расстояние линии веса штанг от нулевой линии

Для насоса диаметром 43 мм площадь плунжера равна 14,5 см 2 .

Нагрузка от веса жидкости

Рж = 0,1 × 14.5 × 1528 × 0,9 = 1994кгс.

Расстояние линии статической нагрузки от нулевой линии

Определяем средний диаметр штанг

Средневзвешенная площадь сечения штанг

Деформация штанг и труб

Потеря хода полированного штока в масштабе перемещений динамограммы (отрезок ГГ1)

2.4. Практические динамограммы работы глубинного насоса

В зависимости от параметров глубиннонасосной установки практические динамограммы нормальной работы насоса получают весьма разнообразные очертания.

2.4.1. Влияние числа качаний

На динамограмме появляются затухающие волнообразные изменения нагрузки при ходе плунжера вверх и вниз. Причем, с увеличением числа качаний увеличивается их амплитуда, а число полуволн уменьшается (рис. 2.3).

n – 7 n – 11 n – 13

Рис 2.3. Изменение конфигурации динамограммы в зависимости от числа качаний

2.4.2. Влияние глубины спуска насоса

С увеличением глубины спуска насоса (рис. 2.4):

а) увеличивается высота положения линии нагрузки при ходе вниз по отношению к нулевой линии;

b) увеличивается нагрузка от веса жидкости при сохранении отношения веса штанг к весу жидкости;

c) на динамограмме укладывается меньшее число полуволн колебаний нагрузки.

Рис. 2.4. Изменение очертаний динамограмм в зависимости от глубины спуска

2.4.3. Утечки жидкости в нагнетательной части насоса

Динамограмма при этом имеет следующие очертания (рис. 2.5):

a) процесс восприятия нагрузки изображается линией, имеющей меньший угол наклона к горизонтали, чем линия восприятия нагрузки при нормальной работе насоса;

b) правый верхний угол закруглен;

c) линия снятия нагрузки идет более круто, и угол, образуемый ею и нулевой линией, имеет больший наклон.

Рис. 2.5. Очертания теоретической и практической динамограмм при утечках в нагнетательной части насоса

2.4.4. Утечки жидкости в приемной части насоса

Характерные особенности динамограммы насоса, имеющего утечки в приемной части, следующие (рис. 2.6):

a)процесс снятия нагрузки изображается наклонной линией, угол наклона которой к нулевой меньше, чем у линии снятия нагрузки при нормальной работе насоса, и меньше, чем угол наклона линии восприятия нагрузки;

b) левый нижний угол динамограммы закруглен;

c) линия восприятия нагрузки идет более круто и угол между нею и нулевой имеет больший наклон, чем у линии восприятия нагрузки при нормальной работе насоса;

При остановленном СКН повторно прочерченная линия веса штанг перемещается к линии веса штанг и жидкости.

Рис 2.6. Очертания теоретической и практической динамограмм при утечках в приемной части насоса

2.4.5. Одновременные утечки в приемной и нагнетательной частях насоса.

Если глубиннонасосная установка имеет одновременные утечки в нагнетательной и приемной частях насоса, то в зависимости от того, какая из утечек преобладает, динамограмма приобретает очертание, более схожее с очертаниями динамограммы при наличии только одной утечки — в нагнетательной или в приемной части насоса. Характерной особенностью одновременных утечек является закругление левого нижнего и правого верхнего углов.

2.4.6. Утечка жидкости из насосно-компрессорных труб

Утечка жидкости из НКТ не придает динамограмме каких-либо специфических очертаний. Однако с помощью динамографирования можно установить ее наличие, если место утечки находится настолько ниже устья скважины, что изменение высоты столба жидкости в трубах способно вызвать заметные изменения нагрузки на полированном штоке. Для этого при остановленном СКН несколько раз прочерчивают линию максимальной нагрузки в течение 10-15 мин. Если эта линия при повторной записи не совпадает с первой, то имеют место утечки через НКТ.

2.4.7. Динамограммы работы насоса при откачке жидкости с газом

Динамограммы работы глубинного насоса при откачке жидкости с газом имеют следующие характерные очертания: (рис. 2.7)

a) линия снятия нагрузки представляет собой кривую с той или иной кривизной, выпуклость которой обращена влево вверх;

b) процесс снятия нагрузки протекает медленно, вследствие чего открытие нагнетательного клапана происходит позже, чем при нормальной работе насоса;

c) левый нижний и правый верхний углы динамограммы острые;

d) в случае значительных величин вредного пространства и газосодержания смеси процесс восприятия изображается линией, несколько отклоняющейся вправо от теоретической.

e) линии снятия и восприятия нагрузки параллельны.

Рис. 2.7. Очертание практических динамограмм при откачке жидкости с газом

2.4.8. Низкая посадка плунжера

При ударах плунжера или штанг при ходе вниз, в зависимости от скорости посадки плунжера на преграду, жесткости ее и расстояния от преграды до истинного крайнего положения, снижение нагрузки и последующий набор этой нагрузки на динамограмме записываются несколько по-разному. Если удар не резкий, нагрузка снижается плавно, посадка плунжера записывается в виде петли в нижнем левом углу динамограммы (рис. 2.8 а). Линия восприятия нагрузки отодвигается вправо от своего нормального положения. При резких снятиях нагрузки (рис. 2.8 б, в) петля может иметь несколько перехлестов. Петля удара всегда располагается ниже линии статического веса штанг. При ударах плунжера полезная длина его хода уменьшается на длину горизонтальной проекции петли.

Рис. 2.8. Очертания практических динамограмм при низкой посадке плунжера

2.4 9. Прихват плунжера

Очертание динамограммы в данном случае (рис. 2.9) зависит от конструкции насоса и от места прихвата в цилиндре. Она записывается в виде узкой замкнутой кривой, имеющей значительный наклон к нулевой линии. Максимальная нагрузка значительно превосходит суммарный вес штанг и жидкости. Наклон динамограммы не равен наклону теоретической линии восприятия нагрузки, потому что штанги работают за пределом упругости. В силу неподвижности плунжера, при его прихвате, по отношению к цилиндру насоса, линия перемещения практически отсутствует.

Рис. 2.9. Очертания практических динамограмм при прихвате плунжера

а — в нижнем, б — в верхнем положении его хода.

2.4.10. Обрыв или отворот плунжера

Обрыв (отворот) штанг записывается на динамограмме в виде узкой горизонтальной замкнутой кривой (рис. 2.10). Динамограмма совпадает с линией веса штанг, если обрыв произошел у самого плунжера. При более высоких обрывах (отворотах), чем выше глубина обрыва (отворота), тем меньше вес оставшейся части колонны штанг и тем ниже располагается динамограмма.

Рис. 2.10. Очертания практических динамограмм при обрыве (отвороте) штанг

Теоретическая динамограмма показана на рис. 10.13. На нее наложена (показана пунктиром) типичная фактическая динамо-грамма исправного насоса, спущенного на небольшую глубину и работающего в условиях отсутствия газа.

Линия аб означает деформацию штанг и труб и отражает процесс воспринятия штангами нагрузки от веса жидкости. Это происходит при перемещении штока на величину λ, начиная от н. м. т.

Линия бв - полезный ход плунжера, во время которого статическая нагрузка на шток равна весу штанг и жидкости.

Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. м. т.). Линия вга - ходу вниз, при котором также штанги и трубы деформируются, но в обратном порядке, так как нагнетательный клапан открывается, штанги теряют при этом нагрузку и сокращаются, а трубы (всасывающий клапан закрывается) приобретают ее и удлиняются.

Реальная динамограмма всегда отличается от теоретической. Превышение пунктира над линией бв означает появление дополнительных нагрузок, связанных с инерцией системы и трением, этим же объясняется снижение пунктирной линии по отношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теоретической позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ. Так, смещение точек б и г вправо означает пропуски в нагнетательной части насоса в результате растягивания во времени процесса перехода нагрузки Рж с труб на штанги. пропуск в нагнетательной части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жидкостью и, таким образом, создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнетательной части, тем сильнее смещение точек б и г вправо.


Рис. 10.13. Теоретическая динамограмма (сплошная линия), совмещенная с фактической

(пунктирная линия), нормально работающей штанговой насосной установки при малых глубинах

При пропуске в приемной части (всасывающий клапан) происходит обратное явление. Точки б и г смещаются влево. Утечки жидкости в приемной части раньше времени снимают подпор плунжера снизу и штанги воспринимают вес жидкости быстрее.

На динамограмме отражается вредное влияние газа, попадающего в ШСН. В этом случае переход от точки в к линии аг происходит плавно, что означает сжатие газа в цилиндре под плунжером. Динамограммы позволяют выявить правильность посадки плунжера в цилиндре. Появление короткого спада нагрузки вблизи н. м. т., ниже Ршт, свидетельствует об ударе плунжера о всасывающий клапан. Резкое снижение нагрузки ниже Р = Рш + Рж вблизи в. м. т. означает выход плунжера из цилиндра насоса (если насос невставной), а появление пика у в. м. т. - удары плунжера об ограничительную гайку цилиндра в случае вставного насоса (рис. 10.14).

Подобная расшифровка динамограмм, однако, возможна в ограниченных случаях (малые глубины, жесткие штанги, малые диаметры плунжера). При возникновении колебательных нагрузок, т. с. при динамическом режиме откачки φ = ωL/a > 0,20, динамограмма искажается и в некоторых случаях при нормально работающем скважинном насосе может приобрести очень сложный вид. Это является результатом наложения на нормальную динамограмму нагрузок, вызванных колебательными процессами в штангах, которые в свою очередь есть результат интерференции собственных упругих колебаний штанг и вынужденных колебаний, вызванных работой станка-качалки.

Анализ и расшифровка сложных динамограмм связаны с необходимостью перехода от динамограммы, снятой на верхнем конце колонны штанг (полированный шток), к динамограмме, соответствующий нижнему концу колонны штанг. Это равносильно установке динамографа непосредственно над плунжером. Вообще тлкие диплмогрлфы были созданы, однако их использование связано с двукратным спуском и извлечением штанг


Рис 10 14 Отражение дефектов работы штангового насоса на динамограмме

а - пропуски в нагнетательной части, б - пропуски во всасывающей части, в - влияние газа,

г - низкая посадка плунжера, д - выход плунжера из цилиндра трубного насоса, е - удары плунжера о верхнюю ограничительную гайку вставного насоса

и наноса из скважины и поэтому они не нашли практического применения.

Для подобной диагностики работы ШСНУ и получения глубинной динамограммы используют довольно сложную аналитическую обработку поверхностной динамограммы. При этом составляющие нагрузок, вызванные колебаниями колонны штанг и их упругими деформациями, рассчитывают и исключают при построении глубинной динамограммы. Поверхностная динамо-грамма Р(S) по точкам перестраивается в зависимость нагрузки от времени Р(t). Затем ординаты каждой точки зависимости Р(t] пересчитываются на соответствующие значения глубинной динамограммы. Если координаты всех точек (обычно 36; через каждые 10° угла поворота кривошипа), т. е. значения Р(t] в виде таблицы ввести в ЭВМ, то получение такой глубинной динамограммы упрощается.

На поверхностной динамограмме находят отражения все дефекты работы СК, главным образом удары и люфты в сочленениях шатунно-кривошипного механизма, в шпонках и зубьях редуктора.

Динамометрирование ШСНУ дает важную информацию о работе установки в целом. На автоматизированных промыслах оно осуществляется дистанционно из центрального диспетчерского пункта. С этой целью СК оборудуются специальными тензометрическими датчиками усилий и датчиками хода полированного штока.

Читайте также: