CC BY
48
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ПРИВОД СКВАЖИННОГО ГИДРОУДАРНОГО ГЕНЕРАТОРА*
Андрей Владимирович Савченко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, к.т.н., научный сотрудник лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)217-01-26, e-mail: av_sav@ngs.ru
Борис Ферапонтович Симонов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, д.т.н., заведующий лабораторией силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)217-01-26, e-mail: simonov_bf@mail.ru
Юрий Валентинович Погарский
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, младший научный сотрудник лаборатории силовых электромагнитных импульсных систем, тел. (383)335-94-45
В статье приведены результаты исследования динамики работы штангового привода испытывающего ударные нагрузки, предложены технические решения снижения колебательного процесса.
Ключевые слова: гидроудар, динамограмма, демпфер, гашение отдачи.
INVESTIGATION INTO DYNAMIC LOADS
ON DOWNHOLE HYDROPERCUSSION GENERATOR DRIVE*
Andrey V. Savchenko
N.A. Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, Krasny Prospect 54, Cand. Tech. Sci., Researcher, Laboratory for Power Electromagnetic Pulse Systems, Phone: (383) 217-01-26, e-mail: av_sav@ngs.ru
Boris F. Simonov
N.A. Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, Krasny Prospect 54, Dr. Tech. Sci., Head, Laboratory for Power Electromagnetic Pulse Systems, Phone: (383) 217-01-26, e-mail: simonov_bf@mail.ru
Yuriy V. Pogarsky
N.A. Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, Krasny Prospect 54, Junior researcher, Laboratory for Power Electromagnetic Pulse Systems, Phone: (383) 217-01-26
* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований № 12-05-31408-мол_а, 11-05-00934-а.
Test data on dynamics of operating rod drive under percussion loads are reported. The engineering solutions to control the oscillating process are proposed.
Key words: hygropercussion, dynamometer chart, damper, dampening impact.
Исследования динамики работы штангового привода скважинного насосного оборудования показали, что в момент нанесения гидроудара, колонна штанг и станок-качалка испытывают повышенные динамические нагрузки, следствием которых является уменьшение срока эксплуатации штанг и выход из строя привода генератора.
Возникновение чрезмерных ударно-динамических нагрузок, обусловлено действием отражённой волны, возникающей после создания импульса давления жидкости в подплунжерной полости и передаваемой на плунжер. После создания гидроудара в генераторе происходит резкое падение нагрузки на привод генератора, которое сопровождается колебательным процессом, негативно действующим на станок-качалку. На динамограмме это отражается петлей в правом нижнем углу (рис. 1а). Следовательно, возникает техническая задача снижения динамических нагрузок на привод генератора.
Дополнительное снабжение установки гидравлическим устройством компенсации отдачи на привод, расположенным в скважине и совмещенным с генератором, в котором используется выравнивание перепада давления в различных камерах при помощи дроссельного эффекта, позволило снизить колебательный процесс (рис. 1б), но значительно усложнило конструкцию системы и вызвало существенные трудности с изготовлением оборудования.
a.
б.
I?
кг/с 4280-■
2000 S, мм
в.
г.
■ <3
1500 Si мм
0
500
1000
Рис. 1. Динамограммы а) гидроударной установки без системы гашения отдачи,
б) гидроударной установки с гидравлической системой гашения отдачи, в) гидроударной установки с раздельной системой гашения отдачи, г) насосной установки, Р - усилие, Б - перемещение
В целях упрощения конструкции подземной части генератора и увеличения его энергетических показателей, была создана механическая система гашения отдачи, выполненная раздельно от генератора.
Демпферы для системы гашения отдачи изготавливались на специализированных заводах нефтяного машиностроения. При подготовке к промысловым работам были проведены заводские и лабораторные испытания (рис. 2).
Характеристики демпфера подбираются под конкретное оборудование и технологические режимы работы. Нагрузочная способность системы демпфирования составляет 7 т и может быть увеличена в зависимости от требований системы.
Динамограмма работы установки с системой гашения отдачи, полученная в ходе промысловых испытаний на нефтяном месторождении приведена на рис. 1в. На динамограмме видно плавное снижение нагрузки и отсутствие колебательного процесса в момент нанесения гидроудара. Полученная динамограмма наиболее близка к динамограмме работы насосной установки рис. 1г, что подтверждает снижение колебательного процесса нагрузки на привод генератора. На рис. 1в, г видно совпадение реальных динамограмм устройства и стандартного насоса.
Дополнительное снабжение установки устройством компенсации отдачи на привод позволило устранить колебательный процесс в момент нанесения гидроудара. Следовательно, предложенные методы привели к устранению динамических нагрузок на оборудование. Это позволило продлить срок службы комплекта оборудования свыше 2-х лет, что достигает срока службы стандартных штанговых насосов.
Применение системы гашения отдачи на привод позволило снизить динамические нагрузки на привод станок-качалку и устранить колебательный процесс системы. Подобные технические решения позволяют защитить привод скважинного насосного оборудования от ударно-динамических нагрузок.
© А.В. Савченко, Б. Ф. Симонов, Ю.В. Погарский, 2013
