СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РАБОТЫ ШТАНГОВОЙ ГЛУБИННО-НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
METHOD TO DIAGNOSE OPERATION OF SUCKER ROD PUMPING UNIT

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для диагностирования работы глубинно-насосното оборудования скважин, оборудованных установками штанговых скважинных насосов.
Известен способ диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки, заключающийся в снятии динамограммы динамографом, замеряющим вес штанговой колонны (Справочная книга по добыче нефти и газа. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К. Гиматудинова, М., «Недра», 1974, с.272). Динамограмма работы штангового насоса представляет собой запись усилий в точке подвеса штанг в функции перемещения этой точки (длины хода станка-качалки) и является важнейшим источником информации о работе штанговой глубинно-насосной установки.
Недостатком данного способа является то, что применяемые при нем межтраверсные динамографы имеют высокую стоимость, большие габариты, требуют длительной остановки станка-качалки и разгрузки подвески штанг при монтаже и демонтаже динамографа.
Известен способ диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки, заключающийся в снятии динамограммы динамографом, замеряющим упругую поперечную деформацию полированного штока (см. П.О. Гаус, В.В. Лавров «Анализ применимости динамографов с прямым и косвенным способами измерения нагрузки на полированный шток и его перемещения» // Нефтяное хозяйство. - 2003. - №9. - С.78-81). Его применение позволяет упростить процесс снятия динамограммы, уменьшить затраты.
Недостатком данного способа является то, что при его использовании на динамограмме отражаются нагрузки на штоке, с определенной долей погрешности, лишь для так называемых «рабочих» динамограмм в случае исправного глубинно-насосного оборудования, и он совершенно не применим при отказах штанговой колонны (обрывах или отворотах штанг). Так как относительные нагрузки в этом случае значительно отличаются от фактических, то их значения могут ввести в заблуждение специалистов технологических служб промыслов и, как следствие, к ошибочной интерпретации данной неисправности не как обрыв (отворот) штанг, а как неисправность клапанов штангового глубинного насоса, что, в свою очередь, приведет к ненужным затратам на проведение реанимационных работ по восстановлению работоспособности клапанов штангового глубинного насоса (например, промывка насоса).
Указанный способ диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки наиболее близок к предлагаемому и его можно взять в качестве прототипа.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки.
Поставленная задача решается описываемым способом диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки, заключающемся в снятии динамограммы динамографом, замеряющим упругую поперечную деформацию полированного штока.
Новым является то, что для скважины строится профиль изменения абсолютных максимальной и минимальной нагрузок в точке подвески штанг при изменении длины колонны штанг и определяются значения амплитудных нагрузок по данным профиля. После чего производится сопоставление значения амплитудной нагрузки, полученной по динамограмме, со значением, рассчитанным по профилю. При этом длина подвески колонны штанг, соответствующая данной амплитудной нагрузке на профиле, и будет соответствовать месту вероятного обрыва или отворота штанг. Таким образом, повышается эффективность диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки.
Фиг.1 - Профиль изменения абсолютных максимальной и минимальной нагрузок в точке подвески штанг при изменении длины колонны штанг.
Способ диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки по предлагаемому методу осуществляют следующей последовательностью действий.
1. Снимают динамограмму динамографом, замеряющим упругую поперечную деформацию полированного штока.
2. Определяют экстремальные нагрузки (максимальную и минимальную нагрузки в точке подвески штанг) по формулам (см. Мищенко Т.И. «Расчеты в добыче нефти» Учебное пособие для техникумов. М., «Недра», 1989, с.174-176)
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>m</mi><mi>a</mi><mi>x</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>ш</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>К</mi><mrow><mi>а</mi><mi>р</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>S</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>n</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mn>1</mn><mn>4</mn><mn>4</mn><mn>0</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>Р</mi><mi>ж</mi></msub><mo>;</mo><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>m</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>ш</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>К</mi><mrow><mi>а</mi><mi>р</mi><mi>х</mi></mrow></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>S</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>n</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mn>2</mn><mn>4</mn><mn>4</mn><mn>0</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
шт
ж
где Р - вес колонны штанг в воздухе; Р - гидростатическая нагрузка на плунжер от веса столба жидкости в насосно-компрессорных трубах; К - коэффициент, учитывающий потерю веса штанг, помещенных в жидкость; n - число качаний в минуту; S - длина хода полированного штока.
Вес колонны штанг в воздухе определяется по формуле
<mrow><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>ш</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>Н</mi><mi>н</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>q</mi><mrow><mi>ш</mi><mi>т</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>ε</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mi></mi><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
н
штi
i
где Н - глубина спуска насоса; q - вес одного метра штанг с муфтами в воздухе; ε - доля штанг данного размера в ступенчатой колонне.
Расчет экстремальных нагрузок повторяется при условии последовательного уменьшения длины штанговой колонны на одну штангу.
3. Строят профиль изменения абсолютных максимальной и минимальной нагрузок в точке подвески штанг при изменении длины колонны штанг (см. кривые 1 и 2 фиг.1) и определяют значения амплитудных нагрузок (разницы максимальной и минимальной нагрузки) по данным профиля.
4. Сопоставляют значения амплитудной нагрузки, полученной по динамограмме, со значением, рассчитанным по профилю (см. отрезок линии 3 между кривыми 1 и 2 фиг.1). При этом длина подвески колонны штанг, соответствующая данной амплитудной нагрузке на профиле, и будет соответствовать месту вероятного обрыва или отворота штанг (см. точка А фиг.1).
Таким образом, заявляемый способ повышает эффективность диагностирования работы штанговой глубинно-насосной установки, что, в свою очередь, предотвращает ненужные затраты на проведение реанимационных работ по восстановлению работоспособности клапанов штангового глубинного насоса в случае отказа штанговой колонны.