RU2741821C1 - Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса - Google Patents
Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741821C1 RU2741821C1 RU2020125283A RU2020125283A RU2741821C1 RU 2741821 C1 RU2741821 C1 RU 2741821C1 RU 2020125283 A RU2020125283 A RU 2020125283A RU 2020125283 A RU2020125283 A RU 2020125283A RU 2741821 C1 RU2741821 C1 RU 2741821C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- load
- sensors
- spring
- pumping unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/02—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к исследованиям в области добычи нефти, в частности к лабораторно-измерительной технике для моделирования процессов работы установок скважинных штанговых насосов, позволяющей фиксировать колебательные процессы в колонне штанг, оценить потребляемую мощность установки и, как следствие, себестоимость добываемой нефти. Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса содержит имитатор колонны штанг, груз, связанный со штоком, гибкую пружинную подвеску и самописец с датчиками. Стенд включает имитатор нагрузки, размещенный на раме станка-качалки, состоящий из зажимающего устройства и упора. Самописец с датчиками представлены в виде тензодатчика, установленного на штоке станка-качалки, и ваттметра, соединенных с персональным компьютером. Гибкая пружинная подвеска представляет собой пружину с грузом, моделирующую деформации штанговой колонны и установленную на штоке станка-качалки, при этом груз, связанный со штоком, погружен в емкость с вязкой жидкостью. Позволяет оценить потребляемую мощность установки и, как следствие, себестоимость добываемой нефти. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к исследованиям в области добычи нефти, в частности к лабораторно-измерительной технике для моделирования процессов работы установок скважинных штанговых насосов, позволяющей фиксировать колебательные процессы в колонне штанг, оценить потребляемую мощность установки и, как следствие, себестоимость добываемой нефти.
Известен стенд для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов, содержащий механизм возвратно-поступательного движения насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса, коническую передачу для вращения ротора винтового насоса, цепной привод с шарнирным соединением, электродвигатель с коническим редуктором, насосы закреплены на раме с замковым фиксатором (Патент РФ №2159867 F04B 51/00, 2000 г.).
Недостатком данного изобретения является невозможность моделирования нагрузки на головку балансира станка-качалки в периоде одного цикла.
Известен стенд для исследования сил сопротивления движению колонны штанг в стволе скважины, содержащий имитатор скважины, расположенный в его полости имитатор колонны штанг, выполненный в виде гибкой пружинной подвески, соединенной с датчиками и механизмом возвратно-поступательного движения, с возможностью исследования колонны штанг, оборудованной штанговым насосом, она снабжена штифтом, установленным с возможностью горизонтального перемещения, и двумя грузами, один из которых связан штоком с нижней частью гибкой пружинной подвески, а другой груз связан со штифтом, причем свободный конец штифта взаимодействует со штоком первого груза (Патент СССР №SU 1209832 A F04B 47/02.).
Недостатком данного изобретения является повышенная металлоемкость в связи с необходимостью моделирования всей колонны штанг, малая амплитуда изменения нагрузок.
Задачей изобретения является повышение компактности устройства и расширение диапазона проводимых исследований.
Решаемая задача изобретения и ожидаемый технический результат заключаются в повышении компактности устройства и расширении диапазона проводимых исследований.
Поставленная задача достигается тем, что стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса, содержащий имитатор колонны штанг, груз, связанный со штоком, гибкую пружинную подвеску и самописец с датчиками, согласно предлагаемому техническому решению стенд включает в себя имитатор нагрузки, размещенный на раме станка-качалки, состоящий из зажимающего устройства и упора, самописец с датчиками представлены в виде тензодатчика, установленного на штоке станка-качалки и ваттметра, соединенных с персональным компьютером, а гибкая пружинная подвеска представляет собой пружину с грузом, моделирующую деформации штанговой колонны и установленную на штоке станка-качалки, при этом груз, связанный со штоком, погружен в емкость с вязкой жидкостью.
Кроме того, зажимающее устройство содержит вторую пружину, установленную в цилиндрическом корпусе, и создающую дополнительную нагрузку на шток, при этом силу прижатия, создаваемой второй пружиной, регулируют вращением винта, установленного в резьбовом кронштейне и передают ее через контакты пар трения шток-упор-контактная головка на установленные на них пластины «феродо» тарельчатой направляющей с упорами внутри упомянутого корпуса.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид стенда для моделирования работы установки скважинного штангового насоса, на фиг. 2 - зажимающее устройство, на фиг. 3 - кинематика основных процессов и действующих сил.
Стенд (фигура 1-3) включает в себя станок-качалку 1 и имитатор нагрузки А, для крепления которого предусмотрен кронштейн 2, на котором установлен упор 3 штока 4. Шток 4 подвешен к головке 5 балансира через пружину 6 моделирования деформации штанговой колонны на канатную подвеску 7 с тензодатчиком 8 и проходит через имитатор нагрузки, взаимодействуя с зажимающим устройством 9, через головку 10, образуя пары трения между штоком 4, головкой 10 зажимающего устройства 9 и упором 3. На головке 10 зажимающего устройства 9 и упоре 3 установлены пластины «феродо» 11 и 12 соответственно, имеющие повышенный коэффициент трения. В нижнем конце штока 4 подвешен груз 13, находящийся в емкости 14 с вязкой жидкостью 15.
Зажимающее устройство 9 (фигура 1-3) состоит из цилиндрического корпуса 16, крышек 17 и 18, второй пружины 19, контактной головки 10 с пластинами «феродо» 11, тарельчатой направляющей 20 с внешними упорами, винта 21, установленного в резьбовом кронштейне 22.
Для замера основных параметров станка-качалки 1, а именно нагрузки и потребляемой электродвигателем мощности, на стенде предусмотрены тензодатчик 8 и ваттметр 23. Информация с датчиков передается на ПК 24.
Стенд работает следующим образом.
Имитация веса жидкости на плунжере насоса обеспечивается зажимающим устройством 9, упором 3 и штоком 4. При ходе головки 5 балансира вверх на шток действует вес груза 13 и сила трения, возникающая из-за прижатия штока 4 к зажиму 9, головкой 10 к упору 3 с помощью пружины 19, т.е. эти силы при ходе вверх складываются.
где:
k - коэффициент трения между пластинами «феродо» 11 и 12 и штоком 4;
N - сила прижатия контактной головки 10 к штоку 4.
где:
μ - коэффициент жесткости пружины 19;
Δl - длина сжатия пружины 19.
При ходе головки 5 балансира вниз вес груза 13 способствует перемещению штока 4, а сила препятствует ему, поэтому она снижает усилие от веса груза 13.
где:
m - масса груза 12.
Исходя из формул (3) и (4) разница нагрузок на головку балансира при движении вверх и вниз равна двойной силе трения. Эта разница фиксируется тензодатчиком 8. Растяжение штанг имитируется пружиной 6 моделирования деформации штанговой колонны, которая растягивается/сжимается при движении головки 5 балансира вверх/вниз. Размещение груза 13 в емкости 14 с вязкой жидкостью 15 моделирует гидродинамическое трение колонны штанг.
Сжатие пружины, а соответственно и сила прижатия контактной головки 10 к штоку 4, согласно (2) и (3) регулируется вращением винта 21 и, соответственно, тарельчатой направляющей 20, внутри резьбового кронштейна 22.
Преимуществом стенда для моделирования работы установки скважинного штангового насоса является отсутствие необходимости использования рабочей жидкости с повышенным давлением, снижение металлоемкости, расширенные пределы создания нагрузок на головку балансира станка-качалки и подбора диаметра погружных насосов, возможности определения потребляемой мощности, а значит и оценки себестоимости добываемой нефти.
Claims (2)
1. Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса, содержащий имитатор колонны штанг, груз, связанный со штоком, гибкую пружинную подвеску и самописец с датчиками, отличающийся тем, что стенд включает в себя имитатор нагрузки, размещенный на раме станка-качалки, состоящий из зажимающего устройства и упора, самописец с датчиками представлены в виде тензодатчика, установленного на штоке станка-качалки, и ваттметра, соединенных с персональным компьютером, а гибкая пружинная подвеска представляет собой пружину с грузом, моделирующую деформации штанговой колонны и установленную на штоке станка-качалки, при этом груз, связанный со штоком, погружен в емкость с вязкой жидкостью.
2. Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса по п. 1, отличающийся тем, что зажимающее устройство содержит вторую пружину, установленную в цилиндрическом корпусе и создающую дополнительную нагрузку на шток, при этом силу прижатия, создаваемую второй пружиной, регулируют вращением винта, установленного в резьбовом кронштейне, и передают ее через контакты пар трения шток-упор-контактная головка на установленные на них пластины «феродо» тарельчатой направляющей с упорами внутри упомянутого корпуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125283A RU2741821C1 (ru) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125283A RU2741821C1 (ru) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2741821C1 true RU2741821C1 (ru) | 2021-01-28 |
Family
ID=74554599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020125283A RU2741821C1 (ru) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2741821C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU157220A1 (ru) * | ||||
DE2842128A1 (de) * | 1978-09-28 | 1980-04-10 | Massey Ferguson Hanomag Inc & | Hydraulikpumpen-pruefstand |
SU1209832A1 (ru) * | 1983-07-27 | 1986-02-07 | Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Установка дл исследовани сил сопротивлени движению колонны штанг в стволе скважины |
SU1255749A1 (ru) * | 1984-08-28 | 1986-09-07 | Западно-Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектного Института Нефтяного Машиностроения | Стенд дл испытани приводов скважинных штанговых насосных установок |
SU1488557A1 (ru) * | 1987-08-03 | 1989-06-23 | Zap Sib Vni Pk I Neftyanogo Ma | Ctehд для иcпыtahия пpиboдob ckbaжиhhыx шtahгobыx hacochыx уctahobok |
RU2159867C1 (ru) * | 1999-03-15 | 2000-11-27 | Открытое акционерное общество Акционерной нефтяной компании "Башнефть" | Установка для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов |
-
2020
- 2020-07-21 RU RU2020125283A patent/RU2741821C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU157220A1 (ru) * | ||||
DE2842128A1 (de) * | 1978-09-28 | 1980-04-10 | Massey Ferguson Hanomag Inc & | Hydraulikpumpen-pruefstand |
SU1209832A1 (ru) * | 1983-07-27 | 1986-02-07 | Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности | Установка дл исследовани сил сопротивлени движению колонны штанг в стволе скважины |
SU1255749A1 (ru) * | 1984-08-28 | 1986-09-07 | Западно-Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Проектного Института Нефтяного Машиностроения | Стенд дл испытани приводов скважинных штанговых насосных установок |
SU1488557A1 (ru) * | 1987-08-03 | 1989-06-23 | Zap Sib Vni Pk I Neftyanogo Ma | Ctehд для иcпыtahия пpиboдob ckbaжиhhыx шtahгobыx hacochыx уctahobok |
RU2159867C1 (ru) * | 1999-03-15 | 2000-11-27 | Открытое акционерное общество Акционерной нефтяной компании "Башнефть" | Установка для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104334825B (zh) | 诊断泵设备的方法、程序储存装置和用于泵设备的控制器 | |
US10060247B2 (en) | Hydrocarbon well performance monitoring system | |
RU2381384C1 (ru) | Способ и система управления перемещением штока в системе откачки флюида из скважины | |
CN101153835B (zh) | 滑台式套管磨损试验机 | |
Gibbs | Predicting the behavior of sucker-rod pumping systems | |
US10955825B2 (en) | Beam pumping unit and method of operation | |
CA3006978A1 (en) | Controller for a rod pumping unit and method of operation | |
CN111946327B (zh) | 一种数字化高精度示功图数据采集装置 | |
Tan et al. | Review of variable speed drive technology in beam pumping units for energy-saving | |
RO133281A2 (ro) | Unitate de pompare cu prăjini şi metodă de acţionare | |
RU2741821C1 (ru) | Стенд для моделирования работы установки скважинного штангового насоса | |
US10260500B2 (en) | Downhole dynamometer and method of operation | |
Zi-Ming et al. | 3D‐Dynamic Modelling and Performance Analysis of Service Behavior for Beam Pumping Unit | |
US1739724A (en) | Recording dynamometer and method of measuring load variations | |
Langbauer et al. | Industrial application of a linear drive system in a pump testing facility | |
CN2169710Y (zh) | 深井抽油泵动态模拟试验装置 | |
Nasibullin et al. | DEVELOPMENT OF THE SIMULATION STAND FOR THE MAINS OPERATION | |
US2245269A (en) | Sucker rod fatigue testing machine | |
US5184507A (en) | Surface hydraulic pump/well performance analysis method | |
US20240125316A1 (en) | Method for determining operating properties of a drill-rod borehole pump, and pump system for same | |
CN112129501A (zh) | 一种预测抽油杆扶正器使用寿命的装置及方法 | |
CN105651685A (zh) | 一种利用岩屑测量页岩摩擦特性的实验装置 | |
RU149153U1 (ru) | Прибор для изучения триботехнических свойств буровых промывочных жидкостей | |
RU2801880C1 (ru) | Испытательный стенд для проведения технической экспертизы погружного нефтедобывающего оборудования | |
SU1209832A1 (ru) | Установка дл исследовани сил сопротивлени движению колонны штанг в стволе скважины |