Технологические аспекты эксплуатации насосных штанг

В условиях эксплуатации скважин возникают вопросы обеспечения требуемой скорости откачки N×S (произведение числа качаний на длину хода штанговой колонны). Дело в том, что АВЭ, образующаяся в НКТ, создает огромное гидравлическое сопротивление движению штанг. Из-за особенностей и характера эпюры скоростей движения жидкости максимальное сопротивление создается при движении насосных штанг вниз. Общее усилие сопротивления движению штанг при этом сопоставима весу колонны штанг, иногда даже превышает вес штанг в жидкости, что сопровождается отставанием скорости движения колонны штанг от хода головки балансира СК.

Отставание колонны штанг от хода головки балансира может наблюдаться еще в следующих случаях:

§ сужения проходного сечения НКТ из-за отложений АСПО;

§ заклинивания плунжера в цилиндре из-за попадания мех. примесей, температурного режима, искривления цилиндра, малого зазора и т.д.;

§ забивания нагнетательного клапана посторонними предметами, из-за резкого снижения пропускной способности клапанов.

Во всех случаях отставания колонны штанг от хода головки балансира (не зависимо от причин), ШСНУ работает в аварийном режиме: наблюдаются удары в канатной подвеске, экстремальные нагрузки на колонну штанг и головку балансира, резкие перегрузки на двигатель СК. Если при этом не срабатывает защита по максимальному току, то результатом работы ШСНУ в таком режиме будет обрыв штанг, обрыв полированного штока, выход из строя канатной подвески, разрушение станка-качалки.

Длительность работы ШСНУ с отставанием колонны штанг от хода головки балансира небольшая и ограничивается несколькими часами. Работа ШСНУ в режиме близком к отставанию штанг (т.е. с очень высоким амплитудным напряжением σа=(σmax-σmin)/2) может длиться месяцами и заканчивается, как правило, обрывом штанг.

С целью снижения обрывности по технологическим причинам необходимо:

§ При подборе колонны штанг, ожидаемые напряжения не должны превышать 0,75-0,85 допустимого приведенного напряжения, указанного в приложении «Ж» ГОСТ 13877-96

§ При подборе насоса группу посадки выбирать таким образом, чтобы зазор между плунжером и цилиндром был не менее 0,1 мм и находился в пределах 0,12-0,17 мм;

§ С целью недопущения забивания плунжера применять автосцепы;

§ Применять насосы с усиленным кожухом;

§ Для повышения допустимой скорости откачки ВВН применять НКТ Ø 89 мм;

§ Для инженерной оценки допустимой скорости откачки (N×S) в условиях образования в НКТ высоковязких эмульсий для выбранной конструкции штанг и НКТ применять следующую формулу:

где n – число ходов штанг, мин-1,

S – длина хода полированного штока, м,

Р’шт – вес штанговой колонны в жидкости, кгс,

m=dтр /dшт – соотношение внутреннего диаметра НКТ к диаметру штанг,

L – глубина спуска насоса, м,

Lэкв – длина штанг, эквивалентная по величине местных сопротивлений на муфтах штанг, м,

Lэкв~ 3,9 nm, где nm – количество муфт в штанговой колонне,

ν – кинематическая вязкость жидкости в НКТ, мм²/сек (определяется по пробам, взятым на устье, при температуре на устье скважины),

ρ – плотность жидкости, кг/м³,

k – поправочный коэффициент на искривление скважины:

при искривлении ствола от вертикали

< 200 – k = 1

> 200 – k = 0,96.

§ Применять автоматическое отключение СК по амплитуде потребляемого тока и амплитуде нагрузки, а также по максимальным нагрузкам на головку балансира.

§ Своевременно производить промывки горячей нефтью от парафина и механических примесей.