Теоретическая и характерные фактические динамограммы работы установки ШСН

При нормальной работе глубиннонасосного оборудования, теоретическая динамограмма имеет форму правильного параллелограмма /рис.2/.

В начале хода головки балансира вверх на неё действует вес штанг Ршт в жидкости (точка А). Если бы не было деформаций труб и штанг, то диаграмма имела вид прямоугольника т.е. вес столба жидкости сразу бы передался колонне штанг. На самом же деле при начале хода вверх плунжер насоса неподвижен до тех пор, пока не произойдут удлинения штанг и сокращения труб. Лишь в точке В на голоку балансира передаётся вес штанг и жидкости. Отрезок bB характеризует деформации труб и штанг Dlшт+ Dlтр. При ходе вниз плунжер насоса не начнёт движения пока не закончится сокращения штанг и труб / линия CД / под действием передаваемой на них нагрузки от столба жидкости.

Таким образом, если длина хода головки балансира S0, то длина хода плунжера насоса Sкл=S0-(Dlшт+Dlтр).

Рис.1.Практические динамограммы работы глубинного насоса.

1.Нормальная работа 2.Прихват плунжера в нижней части цилиндра. 3.Удар плунжера о приёмный клапан.4.Обрыв шланг.

5.Высокая посадка плунжера.6.Естественное фонтанирование.7.Полный выход из строя нагнетательной части. 8.Полный выход из строя приёмной части.9.Отказ жидкости с газом.

Форма практических динамограмм.

Практические динамограммы отличаются от теоретической вследствие влияния на их форму инерционных нагрузок и колебательных процессов в штангах, а также неполадок в насосе и насосном оборудовании. Чтение и анализ практических динамограмм позволяет выявить ненормальности и их причины в работе глубинонасосной установки.

Рис.3. Практические динамограммы работы глубинного насоса.

1- нормальная работа, 2- прихват плунжера в нижней части цилиндра,3- удар плунжера о приемный клапан,4- обрыв штанг, 5- высокая посадка плунжера, 6- естественное фонтанирование, 7- полный выход из строя приемной части, 9- откачка жидкости с газом.

Динамограмма 1 отражает нормальную работу насоса и утечку в трубах /если отсутствует подача/.

Динамограмма 2 отражает прихват плунжера в нижней части насоса. Плунжер неподвижен при ходе вверх и вниз, поэтому при работе вверх максимальная нагрузка значительно превосходит суммарную сил тяжести жидкости и штанг, а при ходе вниз нагрузка уменьшается до веса штанг. При этом подача жидкости отсутствует.

Удар плунжера о приемный клапан показан на динамограмме 3 и имеет место при неправильно отрегулированной посадке плунжера. При ударе плунжера на динамограмме записывается характерная петля, нижняя часть которой распологается ниже теоретической линии силы тяжести штанг из-за передачи в момент удара части силы тяжести штанг трубам.

Динамограмма 4 отражает обрыв штанг. По оставшемуся весу штанг можно определить место обрыва.

Так, например, если обрыв произошел посередине динамограмма представится горизонтальной линией посередине между весом штанг /линия АД/ и осью имисс.

На динамограмме 5 показан случай высокой посадки плунжера, когда плунжер выходит в конце хода вверх из цилиндра и за счет утечек нагрузка на головку балансира уменьшается.

На динамограмме 6 показан случай полуфонтанной работы насоса. Клапаны не работают из-за большого количества поступающего газа на динамограмме фиксируется вес штанг в газированной среде, несколько большей, чем вес штанг в жидкости.

При полном выходе из строя нагнетательной части /динамограмма 7/ сила тяжести столба жидкости не воспринимается колонной штанг при ходе вверх, а при полном выходе из строя приемной части /динамограмма 8/ колонна штанг не разгружается от веса столба жидкости и при ходе вниз.

При откачке жидкости с газом в начале хода вниз /динамограмма 9/ плунжер движется в газовой среде и нагнетательный клапан не отрывается до тех пор, пока газ под плунжером не сожмется. Поэтому нагрузка от веса столба жидкости снимается с колонны штанг с задержкой.

Аналогичным сравнением фактических динамограмм с теоретической можно прийти к определенным выводам о причинах необычной работы установки.

3. Типы моделей пластов: однородный, слоисто-неоднородный, трещиноватый.

1. Модель однородного пласта. В этой модели основные па­раметры реального пласта (пористость, проницаемость), изме­няющиеся от точки к точке, осредняют. Часто, используя мо­дель такого пласта, принимают гипотезу и о его изотропности, т. Е. равенстве проницаемостей в любом направлении, исходящем из рассматриваемой точки пласта. Однако иногда считают пласт анизотропным. При этом принимают, что проницаемость пласта по вертикали (главным образом вследствие напластования) от­личается от его проницаемости по горизонтали. Модель однород­ного в вероятностно-статистическом смысле пласта используют для пластов с действительной небольшой неоднородностью.

2. Модель слоистого пласта. Эта модель представляет собой структуру (пласт), состоящую из набора слоев с пористостью m_i, и проницаемостью k_i. При этом считают, что из всей толщины пласта h слои с пористостью в пределах ∆m_i и проницаемостью в пределах ∆k_i, составляют часть ∆h_i, Если ка­им-либо образом, например путем анализа кернового материа­ла, геофизическими методами и т. Д., измерять проницаемость отдельных прослоев пласта в различных скважинах, то окажет­ся, что из суммарной толщины всех измеренных пропластков h часть их ∆h₁ обладает проницаемостью в пределах ∆k₁. Другая часть пропластков ∆h₂ будет иметь проницаемость в пределах ∆k₂ и т. Д. Можно для реального пласта построить зависимость

∆h_i/h = f(k₁)∆k_i

и на ее основе создать модель слоистого пласта, которая будет представлять собой структуру, состоящую из набора прослоев различной проницаемости и характеризующуюся той же функ­цией, что и реальный пласт.

3. Модель трещиноватого пласта. Если нефть в пласте за­легает в трещинах, разделяющих непористые и непроницаемые блоки породы, то модель такого пласта может быть представ­лена в виде набора непроницаемых кубов, грани которых рав­ны l_*, разделенных щелями шириной b_*. Реальный пласт при этом может иметь блоки породы различной величины и формы, а также трещины различной ширины.

4. Модель трещиновато-пористого пласта. В реальном плас­те, которому соответствует эта модель, содержатся промышлен­ные запасы нефти как в трещинах, так и в блоках, пористых и проницаемых. Эта модель также может быть представлена в виде набора кубов с длиной грани l_*, разделенных трещинами со средней шириной b_*.. Фильтрация жидкостей и газов, насы­щающих трещиновато-пористый пласт, происходит как по тре­щинам, так и по блокам. При этом вследствие значительной проницаемости трещин по сравнению с проницаемостью блоков любые изменения давления распространяются по трещинам быстрее, чем по блокам, в результате чего для разработки тре­щиновато-пористых пластов характерны перетоки жидкостей и газов из блоков в трещины и наоборот.

Все перечисленные модели (однородного, слоистого, трещиноватого я трещиновато-пористого пластов) отнесены к вероят­ностно-статистическому классу. Если же реальный пласт дейст­вительно весьма однородный, соответствующую модель однородного пласта можно считать детерминированной. Однако в при­роде совершенно однородные пласты встречаются крайне редко.