УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ
INSTALLATION FOR TESTING SUCKER-ROD PUMPS

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти: к исследованию процессов, происходящих в скважинных штанговых насосах, непосредственно в их плунжерной паре.
Известен стенд для исследования влияния параметров откачки и структуры откачиваемой смеси на эффективность работы насоса, содержащий механизм возвратно-поступательного движения, поршневой насос, установленный на каркасе, напорную и рабочую емкости. Перепад давления между выкидом и приемом насоса регулируется баллоном (Н.Н. Репин и др. «Технология механизированной добычи нефти», М., «Недра», с. 56-57).
Недостатком вышеописанного стенда является невозможность раздельной и независимой оценки потерь через клапан насоса и плунжерную пару.
Известна установка для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов, содержащая механизм возвратно - поступательного движения насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса, коническую передачу для вращения ротора винтового насоса, цепной привод с шарнирным соединением, электродвигатель с коническим редуктором, насосы закреплены на раме с замковым фиксатором (Патент РФ №2159867, F04B 51/00, 2000).
Недостатком данного стенда является расположение привода со стороны выкида насоса, что нарушает герметизацию вследствие высокого давления жидкости и приводит к потерям нагрузки на плунжере и плунжерным утечкам.
Наиболее близкой к предполагаемому изобретению является установка для испытания штанговых насосов, содержащая механизм возвратно-поступательного движения плунжера в цилиндре насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса. Причем внутренний канал плунжера закупорен, в нагнетательной линии установлен газовый баллон с манометром с инертным газом высокого давления, посредством которого создается жидкостная прослойка над плунжером, нижняя часть цилиндра насоса выполнена открытой и снабжена воронкой, собирающей и направляющей утечки жидкости через плунжерную пару в мерный стакан, полированный шток возвратно-поступательного механизма снабжен тензодатчиком и динамографом, регистрирующим нагрузку в течение всего цикла работы насоса. (Патент на полезную модель РФ №165265, F04B 51/00, БИ №28, 10.10.2016).
Недостатком установки является сложность регулирования давления газа в нагнетательной линии, сложность поддержания постоянного давления в цилиндре при работе в динамике, невозможность изоляции узлов газовой системы стенда, сложность нагнетания жидкости в полость цилиндра до рабочего давления. Также недостатком является отсутствие датчика температуры, что не позволяет контролировать температуру рабочей жидкости непосредственно при работе.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы установки путем внесения конструктивных изменений в виде установки системы труб, вентилей, датчиков и устройства обеспечения заданного давления.
Поставленная задача решается тем, что в установке для испытания штанговых насосов, содержащей механизм возвратно-поступательного движения, плунжер с закупоренным каналом в цилиндре насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса, нагнетательную линию с установленным газовым баллоном с манометром с инертным газом высокого давления, посредством которого создается жидкостная прослойка над плунжером, воронку, собирающую и направляющую утечки жидкости через плунжерную пару в мерную емкость, расположенную в нижней части цилиндра насоса, полированный шток возвратно-поступательного механизма, снабженный тензодатчиком и динамографом, регистрирующим нагрузку в течение всего цикла работы насоса. Согласно изобретению в нагнетательную линию установлено устройство обеспечения заданного давления, состоящее из двух разделенных между собой резиновой мембраной камер, одна из которых соединена с газовым баллоном через систему труб с манометром и вентилями, а другая камера соединена с полостью цилиндра. Между устройством обеспечения заданного давления и газовым баллоном установлена система вентилей для выпуска газа из устройства обеспечения заданного давления и перекрытия рабочих элементов газовой системы. Непосредственно перед цилиндром установлен вентиль, позволяющий нагнетать жидкость в полость цилиндра. При этом в цилиндре выполнено отверстие, через которое установлен окруженный изоляционным материалом датчик температуры таким образом, что контактная часть датчика находится внутри цилиндра в непосредственном контакте с плунжером, а корпус датчика закреплен двумя хомутами, находящимися сверху и снизу датчика, и опоясывающими цилиндр.
На фиг.1 представлен общий вид установки для испытания штанговых насосов, на фиг. 2-3 представлен цилиндр с плунжером, системой сбора утечек и датчиком температуры и его вид сверху, на фиг. 4 представлен вид А, на фиг. 5 вид Б.
Установка для испытания штанговых насосов содержит цилиндр 1 с установленным в нем плунжером 2. Плунжер соединен с электродвигателем 3 с регулируемой мощностью через кривошипно-шатунный механизм, на кривошипно-шатунном механизме установлен тензодатчик 4. На цилиндре установлен датчик 5 температуры, находящийся в непосредственном контакте с плунжером 2 через отверстие в цилиндре 1. Внизу цилиндра монтирована воронка 6 сбора утечек и мерная емкость 7. Рабочая жидкость нагнетается из бака 8 насосом 9 в гидрораспределитель 10 с манометром 11. Перед системой установлен перекрывающий вентиль 12, для поддержания давления на установке используется устройство 13 обеспечения заданного давления, соединенное с газовым баллоном 14 через систему вентилей: вентиль 15 для перекрытия баллона, вентиль 16 спуска воздуха из устройства обеспечения заданного давления и вентиль 17 перекрытия устройства обеспечения заданного давления. Имеется манометр 18 для контроля давления газа.
Устройство 13 обеспечения заданного давления соединено с цилиндром 1 через вентиль 19, с датчиком 20 давления и манометром 21.
Имеется командно-вычислительный блок 22 (КВБ), к которому подключены датчик 5 температуры, датчик 20 давления, тензодатчик 4, электродвигатель 3 и насос 9.
Установка работает следующим образом.
Насос 9, приводимый в действие электродвигателем нагнетает нагретую до нужной температуры рабочую жидкость в гидрораспределитель 10. Гидрораспределитель 10 подает жидкость в устройство 13 обеспечения заданного давления, состоящее из двух соединенных единым корпусом мембран, заполняя его верхнюю часть, до указанного давления, контролируемого датчиком 20 давления электронно и визуально с помощью манометра 21. При достижении необходимого давления датчик 20 подает сигнал на КВБ 22 и происходит отключение насоса 9, прекращается подача жидкости. В нижнюю часть устройства 13 обеспечения заданного давления подается газ из газового баллона 14. Давление газа регулируется с помощью газового редуктора и контролируется с помощью манометра 18. Поджимаемая снизу, через мембрану, газом при постоянном давлении жидкость поступает в цилиндр 1. Просачиваясь между цилиндром 1 и плунжером 2, попадает в воронку 6 сбора утечек и затем в мерную емкость 7. После проведения опытов жидкость спускается из системы обратно в бак 8 Гидрораспределителем 10, а газ из устройства 13 обеспечения заданного давления через вентиль 16.
КВБ 22 с помощью подсоединенных датчика 5 температуры, тензодатчика 4 и электродвигателя 3 контролирует работу установки и снимает данные.
Использование данного изобретения позволяет упростить процесс: регулирования давления газа в нагнетательной линии, поддержания постоянного давления в цилиндре при работе в динамике, изоляции узлов газовой системы стенда, нагнетания жидкости в полость цилиндра до рабочего давления. Также использование данного изобретения позволяет контролировать температуру рабочей жидкости непосредственно при работе.