Нагрузки в штангах и трубах при работе установки. Динамометрические работы ШСНУ

В общем случае на колонну штанг действуют следующие нагрузки (при ходе вверх):

1. От собственной силы тяжести штанг в смеси (жидкости) — Gшт.см .

2. От силы тяжести смеси (жидкости) в колонне НКТ — Gсм.т.

3. От давления на устье в колонне НКТ — Gpy.

4. От трения колонны штанг о НКТ, плунжера в цилиндре, полир. штока в сальнике устьевого обор-ния, а также от гидродинамического трения продукции скважины в трубах — Gтр (при ходе вверх), G’тр (при ходе вниз).

Направление указанных сил совпадает с направлением ускорения свободного падения. Кроме этих сил, на колонну штанг (плунжер) действуют следующие силы с противоположным знаком:

5. От давления в затрубном пространстве скважины — Gрз.

6. От силы тяжести жидкости (смеси) в затрубном пространстве — Gсм.з.

При динамическом режиме, кроме рассмотренных, существенными являются следующие силы:

1. Инерционные — Gин.

2. Вибрационные — Gвиб

При ходе вверх инерционная нагрузка максимальна в ВМТ, а направление ее действия противоположно направлению действия силы тяжести. Под действием этой нагрузки колонна штанг сжимается, что приводит к дополнительному пробегу

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Расчет стоимости Гарантии Отзывы

плунжера в цилиндре в сравнении с ходом полированного штока. При ходе вниз направление действия сил инерции штанг совпадает с направлением действия силы тяжести. Под действием этой нагрузки колонна штанг растягивается, что приводит к дополнит. пробегу плунжера в цилиндре в сравнении с ходом полир. штока.

Если какой-либо механической системе сообщить возмущение путем приложения к ней силы, то в системе возникнут колебательные процессы, являющиеся одним из видов динамических нагрузок. Если рассматривать длинную колонну штанг в качестве гибкой нити, конец которой намертво закреплен (у плунжера), то приложение к ней силы на одном конце вызывает колебательное движение, передающее приложенную силу другому концу колонны штанг. Это колебательное движение имеет вид продольной волны, скорость распространения которой равна скорости звука в материале штанг. Достигая другого конца штанг, продольная волна отражается и возвращается в исходную точку.

Если к колонне штанг приложен единственный импульс силы, то колебания со временем погаснут вследствие сопротивления колонны штанг распространению волны, связанного с трением. Если же импульсы силы, действующие на колонну штанг, периодически повторяются, то могут возникать следующие принципиальные случаи колебательного процесса:

1. Амплитуды колебаний складываются и результирующее усилие увеличивается — синхронные колебания.

2. Амплитуды колебаний складываются и результирующее усилие снижается (при определенных условиях вплоть до нуля) — асинхронные колебания.

В зависимости от угла сдвига фаз и амплитуды колебаний может быть бесчисленное множество комбинаций, возникающих в результате взаим-вия колебаний. Если колонна штанг подвержена колебаниям определенной частоты и амплитуды и на нее накладывается другое колебание той же частоты и амплитуды, что и первое, то при совпадении фаз

этих колебаний амплитуда результирующего колебания увеличится вдвое по сравнению с первоначальной, и это явление называется резонансом. Если сдвиг по фазе между первым и вторым колебаниями одинаковой частоты и амплитуды составляет 180°, то колебания взаимно гасятся. Совершенно очевидно, что асинхронные колебания являются желательными с целью снижения нагрузки на штанги.

Рассматривая условия работы колонны штанг, можно выделить два вида колебаний:

1. Естественные (собственные, свободные).

2. Вынужденные (возбуждаемые работой наземного оборудования)

Эффект изгиба колонны НКТ при ходе штанг вверх будем называть эффектом Любинского. Указанное явление было изучено А. Любинским в 1950 г. при рассмотрении поведения бурильных труб в процессе роторного бурения.

Избежать изгиба насосно-компрессорных труб можно использованием растягивающего якоря, устанавливаемого на нижнем конце колонны НКТ.

Измерение нагрузок осуществляется специальным прибором, называемым динамографом. Графическая зависимость нагрузки, действующей в каком-либо сечении штанг в течение насосного цикла (ход вверх — ход вниз) в функции перемещения этого сечения, называется динамограммой.

Динамограф — прибор, регистрирующий на специальном бланке изменение нагрузки за время насосного цикла. Существует много типов динамографов, но все они по принципу действия могут быть разделены на несколько классов: механические, гидромеханические, электрические, электронные и др.

В зависимости от места установки динамографа они разделяются на две группы:

1. Глубинные динамографы, устанавливаемые, как правило, в нижней части колонны штанг (над плунжером насоса). Они регистрируют нагрузки, действующие в течение насосного цикла на плунжер. Широкого применения в нефтепромысловой практике глубинные динамографы до настоящего времени не получили.

2. Поверхностные динамографы, устанавливаемые в месте соединения полированного штока с канатной подвеской станка-качалки (ТПШ) и получившие довольно широкое распространение.