Лопухов А.Н. Справочник инженера по добычи нефти Том 1
Подождите немного. Документ загружается.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
211
Определение темпа отбора жидкости из затрубного пространства,
или темпа притока из пласта по скорости изменения уровня.
Таблица 7.4
1. Темп откачки из затрубного пространства.
Темп притока из пласта, м
3
/сут.
Эксплуатационная колонна
168мм.
Эксплуатационная колонна
146мм.
Изменение
уровня в
затрубном
пространстве
в метрах за
15 минут,
НКТ 60мм НКТ 73мм НКТ 60мм НКТ 73мм
1 1,4 1,2 0,9 0,8
2 2,7 2,5 1,9 1,6
3 4,1 3,7 2,8 2,4
4 5,4 4,9 3,7 3,2
5 6,8 6,1 4,7 4
6 8,1 7,4 5,6 4,8
7 9,5 8,6 6,5 5,6
8 10,8 9,8 7,5 6,5
9 12,2 11 8,4 7,2
10 13,5 12,3 9,3 8,1
20 27 25 19 16
30 41 37 28 24
40 54 49 37 32
50 68 61 47 40
60 81 74 56 48
70 95 86 65 56
80 108 98 75 65
90 122 110 84 73
100 135 123 93 81
110 149 135 103 89
120 163 147 112 97
130 176 159 121 105
140 190 172 131 113
150 203 184 140 121
7.7 Исследование скважин методом динамометрирования
Динамометрирование - это снятие диаграммы нагрузки, на
полированный шток, скважин оборудованных ШГН.
Динамометрирование осуществляется регистрирующим прибором -
динамометром. Динамометры бывают накладными и встраиваемыми.
Накладные динамометры устанавливаются на полированный шток
и фиксируют изменение диаметра штока при изменении нагрузки.
Встраиваемые динамографы устанавливаются между траверсами
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
212
канатной подвески и позволяют измерять абсолютное значение нагрузки
на шток.
Сопоставление снятой на ШГН динамограммы с теоретической
позволяет выяснить отклонения от нормальной работы установки в целом
и дефекты в работе самого ШГН. Регулярное обследование ШГН является
обязательным, так как позволяет своевременно предотвратить более
серьезные осложнения. Динамограмма, кроме того, позволяет уточнить
режим откачки и по возможности его улучшить.
В большинстве нефтегазодобывающих предприятий
динамометрирование проводят накладными динамографами.
Порядок проведения работ при снятии динамограмм
накладным динамографом
заехать на куст, установить машину согласно схеме (рисунок 7.3);
отбить динамический уровень (рисунок 7.4);
остановить станок-качалку (СК) в нижнем положении траверс
канатной подвески;
закрепить динамограф 3 на шток 2 (рисунок 7.9);
запустить СК;
При снятии динамограмм фиксировать не менее трех циклов
(один цикл – ход штока вверх и вниз);
остановить СК;
снять динамограф 3;
запустить СК в работу.
Динамограмма и ее интерпретация
Теоретическая динамограмма показана на рисунке 7.10. На нее
наложена (показана пунктиром) типичная фактическая динамограмма
исправного насоса, работающего в условиях отсутствия газа.
Линия «А-Б» означает деформацию штанг (растяжку) и труб
(сжатие) и отражает процесс восприятия штангами нагрузки от веса
жидкости, т.е. плунжер в насосе стоит, а головка балансира поднимается.
Это происходит при перемещении штока на величину «а», начиная от
нижней мертвой точки «н.м.т.».
Линия «Б-В» - 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 «В-Г» - обратный процесс, означает деформацию штанг
(сжатие) и труб (растяжка), т.е. балансир опускается, а плунжер стоит в
верхней мертвой точке. Сжатие штанг происходит за счет процесса
открытия нагнетательного клапана. Растяжка труб происходит за счет
закрытия всасывающего клапана.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
213
Рисунок 7.9 – Схема установки динамографа на скважину
1 – СУСГ; 2 – полированный шток; 3 – накладной динамограф; 4 – траверсы
канатной подвески.
Реальная динамограмма всегда отличается от теоретической.
Превышение пунктира над линией «Б-В» означает появление
дополнительных нагрузок, связанных с инерцией системы и трением,
этим же объясняется снижение пунктирной линии по отношению к линии
«Г-А» при ходе вниз.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
214
Изучение снятой динамограммы и её сопоставление с
теоретической, позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок, в работе
ШГН. Так, смещение точек «Б» и «Г» вправо, означает, пропуски в
нагнетательной части насоса в результате растягивания во времени
процесса перехода нагрузки «Р
ж
» 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.
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.
Рисунок 7.10 - Теоретическая динамограмма (сплошная линия),
фактическая динамограмма (пунктирная линия), линии
совмещаются - нормальная работа насоса.
На динамограмме отражается вредное влияние газа, попадающего в
ШГН. В этом случае переход от точки «В» к линии «А-Г» 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 «Р
шт
», свидетельствует об ударе плунжера о
всасывающий клапан. Резкое снижение нагрузки ниже «Р=Р
ш
+Р
ж
» вблизи
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
215
«в.м.т.» означает выход плунжера из цилиндра насоса (если насос не
вставной), а появление пика у «в.м.т.» - удары плунжера об
ограничительную гайку цилиндра в случае вставного насоса (рисунок
7.11).
Рисунок 7.11 - 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
Практические примеры расшифровки динамограмм снятых
накладным динамографом прибора «Микон»
К расшифровке практических динамограмм снятых накладным
динамографом необходимо подходить строго индивидуально. При этом
необходимо учитывать:
динамический уровень в скважине;
затрубное давление;
типоразмер насоса;
глубину спуска насоса;
подачу насоса;
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
216
длину хода плунжера;
количество снятых циклов;
вес штанг в жидкости.
Сравнивая все эти параметры с предыдущими (желательно в тот
период, когда насос работал оптимально), можно делать выводы об
исправности насоса, то есть давать заключение по динамограмме и
соответственно, давать необходимые рекомендации для улучшения
работы насоса.
Типовые рекомендаций:
промывка насоса либо водой, либо нефтью (в зависимости от
содержания воды в продукции скважины).
неисправность – отказ приемного клапана, отказ нагнетательного
клапана, утечки в клапанах, утечки в нагнетательном клапане, утечки в
приемном клапане, утечки плунжер – цилиндр, незначительные утечки в
клапанах, незначительные утечки в нагнетательном клапане,
незначительные утечки в приемном клапане, незначительные утечки
плунжер – цилиндр, заедание плунжера при ходе вниз, заедание плунжера
при ходе вверх.
переподгонка плунжера.
неисправность – низкая высокая посадка плунжера, стук в нижнем
положении (плунжер о приемный клапан), стук в верхнем положении.
смена длины хода полированного штока (отверстий), смена числа
качаний (шкивом), смена двигателя на малооборотистый.
неисправность – значительное влияние газа, влияние газа,
незначительное влияние газа.
ликвидация обрыва штанг силами ТКРС.
неисправность – нижний обрыв или отворот штанг, верхний
обрыв или отворот штанг,
смена насоса силами ТКРС
неисправность - клин насоса в нижнем положении.
После промывки и переподгонке плунжера необходима опрессовка
насоса.
Методология определения неисправностей насоса аналогична той,
что, указанна выше (рисунок 7.11).
Рассмотрим практические динамограммы (Рисунок 7.12)
На рисунке 7.12 представлена динамограмма, снятая накладным
динамографом ДН-117.
Рассмотрим параметры необходимые для расшифровки
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
217
динамограммы.
Характеристики и данные необходимые для определения
параметров, вносятся перед снятием динамограммы, в память прибора и в
компьютерную программу, перед расшифровкой динамограммы.
Необходимые данные, вносимые в память прибора перед
снятием динамограмм:
куст, скважина, (время определяет прибор);
код месторождения;
вид исследования (динамика, статика, КВУ), для определения
уровня;
скорость звука (см. параграф 7.6), для определения уровня;
коэффициент усиления, для определения уровня;
время измерения, для определения уровня;
вид исследования, для динамометрирования;
диаметр полированного штока;
номер отверстия кривошипа;
количество регистрируемых циклов.
Рисунок 7.12 – Динамограмма, снятая прибором «Микон»
Основные характеристики, вносимые в компьютерную
программу перед расшифровкой динамограммы.
тип станка качалки (СК);
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
218
данные насоса;
компоновка подвески штанг (двухступенчатая, трехступенчатая
и.т.д.);
длина ступени (м);
диаметр штанг (мм) и.т.д.
Основные параметры определяемые прибором и
компьютерной программой:
Р
з
– давление в затрубном пространстве, (атм.);
Р
шт
– нагрузка веса штанг в воздухе, (кгс.);
N
к
– число качаний, (кач/мин.);
Р
min
– минимальная нагрузка на головку балансира (кгс.);
К
д
– коэффициент деформации, (доли ед.);
К
п
- коэффициент подачи, (доли ед.);
Н
д
– динамический уровень,(м);
Р
ш+ж
– нагрузка от веса штанг с жидкостью, (кгс.);
L
шэ
– эффективная длина хода плунжера, (мм.);
Р
max
– максимальная нагрузка на головку балансира, (кгс.);
Q
ж
– теоретическая подача насоса, (м
3
/сут);
К
н
– коэффициент наполнения насоса, (доли ед).
Примеры расшифровки динамограмм
Динамограмма представленная на рисунке 7.12 показывает
нормальную работу насоса.
Основания данного заключения:
Судя по форме динамограммы, она близка к теоретической, т.е.
имеет правильную форму. Теоретическая подача, полученная по
динамограмме, соответствует этому типу насоса (НН-44), при данном
числе качаний и длине хода плунжера. Динамический уровень в скважине
является высоким, притом, что глубина спуска насоса, равна 1400м.
Давление в затрубном пространстве скважины неболее коллекторного,
что говорит о том, что уровень в скважине постоянный, а не отдавленный
столбом газа.
Рекомендация:
Если фактическая подача насоса примерно равна теоретической, а
динамический уровень постоянный, то, возможно, оптимизировать работу
насоса (скважины), путем увеличения длины хода плунжера (отверстия
кривошипа), увеличение числа качаний (шкивом) или увеличение числа
оборотов двигателя путем его замены, также возможна смена насоса на
больший типоразмер.
Примечание: Применение данных рекомендаций возможно при
условии что, паспортная характеристика станка-качалки и насоса
позволяет это сделать.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
219
Динамограммы представленные на рисунке 7.13 показывают
влияние газа на работу насоса.
Значительное влияние газа на работу насоса
Наблюдается в скважинах с низким динамическим уровнем, малой
подачей или отсутствием подачи.
Влияние газа на работу насоса.
Наблюдается в скважинах с низким динамическим уровнем и
приемлемой подачей для данного типоразмера насоса.
Незначительное влияние газа на работу насоса
Наблюдается в скважинах с нормальным динамическим уровнем и
нормальной подачей, но с высоким газовым фактором.
Рисунок 7.13 – Динамограмма – «влияние газа на работу
насоса»
Комментарий:
При начале хода полированного штока вниз не происходит сжатие
штанг и растяжение труб. Это связанно с большим наличием газа под
плунжером насоса. Газ под действием плунжера сжимается, но
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
220
нагнетательный клапан при этом не открывается и практически сразу
происходит движение плунжера в низ, т.е. сжатие штанг, растяжение труб
и ход плунжера в низ происходят одновременно и в конце хода плунжера
происходит окончательно процесс сжатия штанг и растяжение труб.
При нормальной работе насоса, жидкость (не сжимаема) создает
упор плунжеру и дает возможность открыться нагнетательному клапану.
Рекомендации: По всем типам данных динамограмм необходима
диоптимизация работы насоса (скважины) путем уменьшения длины хода
плунжера (отверстия кривошипа), уменьшения числа качаний (шкивом),
уменьшение числа оборотов двигателя путем его замены или смена насоса
на меньший типоразмер.
Динамограмма представленная на рисунке 7.14 показывает обрыв
или отворот штанг.
Рисунок 7.14 – Динамограмма - «обрыв или отворот штанг»
Комментарий:
Данная динамограмма показывает обрыв или отворот штанг по
следующим признакам:
теоретическая динамограмма, больше практической;
отсутствует процесс сжатия, растяжения штанг и труб;
нагрузка на полированный шток равна 1200кг, что не
соответствует реальному весу штанг (необходимо сравнение с
предыдущей, работающей динамограммой);
динамический уровень выше обычного;
отсутствует подача, (греется полированный шток);
при высоком обрыве штанг нарушается балансировка станка-
качалки, при низком обрыве этого не происходит;
полированный шток прокручивается (крутить газовым ключом).
Рекомендации: Ликвидация обрыва штанг силами ТКРС
Динамограмма представленная на рисунке 7.15 показывает, клин
насоса в нижнем положении.