Аналіз застосування динамографів з прямим і непрямим способами вимірювання навантаження на полірований

динамографів

Ціна:

Автори роботи:

Науковий журнал:

Рік виходу:

Текст наукової статті на тему «Аналіз застосування динамографів з прямим та непрямим способами вимірювання навантаження на полірований шток та його переміщення»

Аналіз застосування динамографів з прямим і непрямим способами вимірювання навантаження на полірований шток та його переміщення

П.О. Гаус, В.В. Лаврів (Компанія «СІАМ», ТОВ «Контроль Сервіс»)

Analysis of using dynamographs with direct and reverse method of measuring loads on polished rod and of its movement

а ля динамометрування штангових глибиннонасосних установок (ШДНУ) в даний час використовуються електронні гирлові динамографи, що реалізують вимірювальні системи двох класів: стаціонарні (постійний контроль); нестаціонарні (оперативні виміри). На промислах України застосування стаціонарних систем обмежене. Вони використовуються в умовно розподілених «телеметричних» системах контролю та управління, а також у локальних системах (свердловини та кущової) автоматики. Основні обсяги контролю стану ШДНУ реалізуються за традиційною технологією за рахунок оперативних досліджень на основі нестаціонарних систем вимірювань.

Нестаціонарні системи динамометрування використовують прямі та непрямі методи контролю навантаження та переміщення полірованого штока. Для певних режимів роботи ШДНУ обидва методи можуть давати приблизно однаковий результат. Ця обставина та простота реалізації непрямих методів контролю динамограм призвели до їх широкого застосування.

Нині майже всі виробники динамографів мають у своїй номенклатурі динамографи, реалізують непрямі методи виміру. Серед непрямих методів контролю найбільшого поширення набулисистеми, в яких використовуються дат-, що закріплюються на полірованому штоку ШГНУ

P^. Gaus, V.V. Lavrov (Company SIAM, Control Service OOO)

Дослідження динамігів з прямими і безпосередніми методами заходів, з несподіваним і занедбаним днем ​​керування, з низькими літерами квапливого ходьби, кемпії, з вібруваннями в підтримці member etc, є. Це вказує на те, що динамітори з прямими методами вимірювання не мають drawbacks dynamographs, які використовуються в прямих методах дії. Main advantages з використанням direct measurements в dynamometry є reviewed.

чіки, що контролюють зміну навантаження штока щодо зміни його діаметра (так звані «накладні» динамографи). При цьому положення штока, як правило, контролюється на основі показань акселерометра (прискорення розраховуються спочатку швидкість, потім переміщення). Вимірювальні системи даного класу переважно орієнтовані відносні виміри (контролюється зміна параметра у часі, а чи не його абсолютне значення). Основні позитивні властивості «накладних» динамографів: простота технології та оперативність вимірів; надійність, що забезпечується відсутністю значно навантажених механізмів.

Однак основні обмеження, властиві найнепрямішому методу контролю, неможливо повністю компенсувати вдосконаленням механічних та електронних вузлів. Зазначене не дозволяє використовувати «накладні» динамографи як універсальний засіб для динамометрування. До обмежень непрямого методу (відповідно «накладного» динамографа) можна віднести:

• залежність результатів контролю від геометричних розмірів та фізичних властивостей полірованого штока досліджуваної ШГНУ;

• чутливість до зміни температуривимірювальної струбцини дина-

мографа, ці зміни неминучі в процесі монтажу датчика через різницю температури навколишнього середовища та полірованого штока;

• суттєві обмеження можливості контролю переміщень з малою швидкістю через низьку роздільну здатність акселерометрів;

• контрольовані динамографом параметри чутливі не лише до вимірюваних навантажень і переміщень, але й до таких неконтрольованих факторів, як невертикальність руху штока та його вигин.

• «накладний» динамограф контролює відносні значення навантаження штока ШГНУ, тобто. навантаження полірованого штока у відносних одиницях, зміщених щодо нуля на довільну величину; при цьому динамограф може виміряти різницю навантажень між двома точками динамограми в тоннах, але не може виміряти абсолютне значення навантаження в жодній з точок динамограми.

Відсутність абсолютних значень навантажень не дозволяє:

✓ коректно зіставити теоретичну та практичну динамограми щодо навантажень прямого та зворотного ходів;

✓ коректно провести розрахунок максимальної, мінімальної та наведеної напруги в колоні штанг;

Мал. 1. Перший (а, б) та другий (в, г) приклади динамограми із заниженою довжиною ходу штока:

а, - еталонні динамограми, записані міжтраверсним динамографом; б, г – динамограми, отримані «накладним» динамографом

Порівняно з прямими вимірами під час використання «накладного» динамографа ми можемо:

контролювати абсолютні значення навантажень і відповідно оцінювати реальні навантаження та напруги в підвісці;

зіставляти абсолютні навантаження з розрахунковими або еталонними значеннями для виявлення обривів, виходів плунжерів, підвищених гідравлічних опорів придіагностиці ШДНУ та ін.

Точність опосередковано оцінюваних параметрів має прийнятний рівень лише за певних режимах роботи ШГНУ та певних параметрах полірованого штока. Ці особливості «накладних» динамографів обмежують можливості їх використання для контролю за порушеннями та оцінкою ефективності роботи ШДНУ.

Приклади вирішення проблем використання «накладних» динамографів для діагностики стану та ефективності роботи ШДНУ розглянемо на основі результатів експлуатації динамографів різних виробників, у тому числі

Мал. 2. Динамограма із завищеною довжиною ходу штока:

а, б - відповідно еталонна та записана «накладним» динамографом

✓ виключає можливість діагностики порушень у роботі ШДНУ щодо динаміки абсолютних значень навантажень на штоку в процесі експлуатації установки.

Розглянемо чисельні параметри, які можна отримати за допомогою накладного динамографа, якщо не виконувати складну технологічну операцію контроль нульової лінії:

^ різниця навантажень прямого та зворотного ходів (межі зміни навантаження та умовно «наповнення» динамограми) та інші різниці навантажень між окремими точками динамограми; ^ довжину ходу полірованого штока; ^ втрати ходу через розтягування підвіски, наявність газу в насосі, витоків та ін.

динамографів типу «Мікон» та двох типів «накладних» динамографів ТНПВО «СІАМ» («СУДОС-міні плюс» та «СІДДОС-міні»). Основні проблеми з точністю «накладних» динамографів виникають при вимірі переміщень по динамограмі (оцінці повного та ефективного ходів штока та плунжера).

На рис. 1, а б представлені одночасно отримані динамограми міжтраверсним (прямі вимірювання) і «накладним» (непрямі вимірювання) динамографами на ШГНУ з числом хитань головки балансируза хвилину 5,8 і довжиною ходу полірованого штока 1,6 м. З рис. 1 б видно, що форма динамограми непрямого виміру при зміні навантажень істотно не спотворилася і відповідає «еталонної». Однак із зіставлення з теоретичною динамограмою та за величиною ходу штока видно, що показання каналу переміщення мають суттєву похибку. Непрямий вимір занизив значення довжини ходу штока на 0,4 м (25%). Це призвело до некоректної діагностики щодо динамограми «накладного» динамографа наявності суттєвих витоків та значного заниження параметрів ефективності роботи ШДНУ (див. таблицю).

В іншому прикладі (див. рис. 1, в, г) представлені динамограми в одному з найбільш прийнятних для акселерометра режимах: кількість хитань головки балансиру за хвилину 5,9, довжина ходу полірованого штока 2 м. Непрямий замір занизив довжину ходу на 0, 3 м (15%). У цьому за прямому і непрямому вимірах дебіт становив відповідно 18,8 і 16,2 м3/сут, тобто. непрямі виміри занизили розрахунковий дебіт на 14%.

При підвищеному значенні довжини ходу полірованого штока для ШГНУ з кількістю хитань головки балансиру за хвилину 4,3 та фактичною довжиною ходу штока 2,9 м (рис. 2) «накладний» динамограф завищив довжину ходу на 1,1 м (38 %), а дебіт - на 55% (від 18, 3 м3/добу при прямому вимірі до 38 м3/добу при непрямому).

Таким чином, навіть під час руху підвіски з типовими темпами гойдання