Установка для исследования сил сопротивления движению колонны штанг в стволе скважины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК сю 4 Е 21 В 43 00 F 04 В 47 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ЗСГ(; ) gg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц :-:= --,:. "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ КОЛОННЫ

ШТАНГ В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ, содержащая (21) 3627499/22-03 (22) 27.07.83 (46) 07.02.86. Бюл, N 5 (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) К,P.Уразаков, P.Ã.Ñóëòàíîâ, Ю.Г.Валишин и В.З.Иинликаев (53) 622.276.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 250797, кл. Е 21 В 41/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

У 505789, кл. Е 21 В 41/00, 1974.,.SU„„1209832 А имитатор скважины, расположенный в его полости имитатор колонны штанг, выполненный в виде гибкой пружинной подвески, соединенной с датчиками и механизмом возвратно-поступательного движения, о т л и ч а ю. щ а яс я тем, что, с целью обеспечения воэможности исследования колонны, штанг, оборудованной штанговым насосом, она снабжена штифтом, установленным с возможностью горизонтального перемещения, и двумя грузами, один иэ которых связан штоком с ниж.ней частью гибкой пружинной йодвески, а другой груз связан со штифтом, причем свободный конец штифта взаимодей Е ствует со штоком первого груза.

1 12

Изобретение относится к добыче нефти, в частности к лабораторной измерительной технике для определения сил трения, возникающих между колонной штанг и колонной насосно-компрессорных труб, а также для определения оптимального профиля скважины и исследования колебательных процессов в колонне штанг и др.

Цель изобретения — обеспечение воэможности исследования колонны штанг, оборудованной штанговым насосом, На чертеже схематично представлена установка для исследования сил сопротивления движению колонны штанг в стволе скважины.

Установка для исследования снл сопротиьления движению колонны штанг в стволе скважины смонтирована на монтажном щите 1. Механизм 2 возвратно-поступательного движения связан со штоком 3 с помощью имитатора колонны штанг, выполненного в виде гибкой пружинной подвески, состоящей иэ грузов 4, пружин 5 и связи в ви-! де проволоки б, проходящей внутри имитатора 7 скважины. На имитаторе колонны штанг расположены тензодатчики 8, показания которых регистрируются с помощью самопишущего прибора 9.

Установка имеет два груза 10 и 1 Груз 10 связан штоком 3 с нижней частью гибкой пружинной подвески, а груз 11 через направляющие ролики 12 связан со штифтом 13, установленным с возможностью горизонтального перемещения, причем свободный конец штифта 13 нагружает шток 3, Имитация веса жидкости на плунжере насоса производится с помощью грузов 10 и 11, штифта 13 и штока 3. При ходе штока 3 вверх на шток действует вес груза 10 и сила трения штифта 13, прижатого к штоку 3 с помощью груза 11, т.е. эти силы при ходе вверх складываются, При ходе штоке 3 вниз вес груза 10 способствует перемещению штока 3, а сила трения штифта 13 о шток 3 препятствует ему, поэтому сила трения штифта о шток вычитается из веса груза 10. Грузы 10 и 11 подбираются таким образом„ что сила трения штифта 13 о шток .3 равна весу груза !О, поэтому при ходе штока вниз сила трения штифта 13 о шток 3 компенсируется весом

F,=(! „-P,) S, «5 а для хода вниз (ыт) где Р— давление веса столба жидкости, Па;

30 „ — давление на приеме насоса, Па, — площадь сечения плунжера насоса, см, f — площадь сечения штанг, см

F, 35 Отношение К= — может служить !

Г характеристикой насоса с точки зрения определения сопротивления движению колонны штанг при моделировании.

При использовании предложенной модели скважинного штангового насоса, подобные условия работы могут быть достигнуты при

F F(FpA 7 г

„м

Р =Г F гр1о грн Ргр 3 м

Р =F г rpto гр» !" гр >

5О где Г", и Fz

- силы сопротивления движению штанговой колонны на модели при движении ее соот ветственно вверх и вниз; (й, — коэффициент трения штифта 13 о шток 3.

09832 2 груза 10, тем самым обеспечивается разгрузка штанг от веса жидкости, как это происходит в реальных насосах после открывания нагнетательного клапана в начале движения плунжера вниз. При ходе вверх сила, препятствующая движению штока, равна удвоенному весу груза 10. Вес груза 10 рассчитывается с учетом критерия подобия в зависимости от глубины моделируемой скважины и диаметра моделируемого насоса. Подбор груза 11 производится по грузу 10 непосредственно на установке.

Скважинный штанговый насос вреальных условиях создает определенс ное сопротивление F движению штанговой колонны, ббусловленное весом столба откачиваемой жидкости H ди«О аметром насоса. Для хода вверх штанговой колоннЫ величина этого сопротивления

1209832

Исходя из этого, F

rð1î гри Ятр

)(s

F -Р

rpfo rp(< Р" р

ВНИИПИ Заказ 479/40 аа 548 По сиоЪ

ВЖ

Филиал ППП Патеат, г.Узтород, ул.Проектная, 4

Зная, выбирают соотношения грузов 10 и 11, удовлетворяющих этому, условию.

Определение сил сопротивления движению имитатора колонны штанг в имитаторе 7 скважины производится с помощью графоаналитического вычитания показаний среднего датчика из показаний верхнего тенэодатчика, которые непрерывно фиксируются самопис- t5 цем 9. Перемещение штока 3 непрерывно записывается карандашом 14 на бумажной ленте 15 лентопротяжного механизма 16, зто позволяет определять

I отставание перемещения штока 3 от перемещения возвратно-поступательного механизма 2, а также. потерю длины хода штока из-за колебательных процессов, происходящих в имитаторе колонны штанг. Имитатор скважины выполнен в виде упругодеформируемой трубы, что позволяет придавать ему различную форму, моделируя искривленные скважины, Достижение необходимой формы скважины обеспечивается перемещением модели насоса и лентопротяжного . механизма.

Установка позволяет исследовать влияние искривления оси ствола скважины и колебательных процессов на параметры работы в целом и переносить полученные результаты на реальные. условия.