RU2801880C1 - Test stand for technical examination of submersible oil production equipment - Google Patents
Test stand for technical examination of submersible oil production equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2801880C1 RU2801880C1 RU2023106724A RU2023106724A RU2801880C1 RU 2801880 C1 RU2801880 C1 RU 2801880C1 RU 2023106724 A RU2023106724 A RU 2023106724A RU 2023106724 A RU2023106724 A RU 2023106724A RU 2801880 C1 RU2801880 C1 RU 2801880C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- production string
- rotary
- support
- assembly
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области испытания машин, в частности к испытаниям насосов и насосных установок механизированной добычи нефти, и может быть использовано для проведения вертикальных и наклонных испытаний штанговых глубинных насосов (ШГН), якорей газопесочных, сепараторов и пескоотделителей.The invention relates to the field of testing machines, in particular to testing pumps and pumping units for mechanized oil production, and can be used for vertical and inclined tests of sucker rod pumps (SHP), gas sand anchors, separators and sand separators.
Уровень техникиState of the art
Известен стенд для обкатки штанговых насосов (патент РФ №1605157, кл. МПК G01M 19/00, F04B 51/00, дата публ. 07.11.1990), содержащий механизм возвратно-поступательного движения, глубинный поршневой штанговый насос, ряд скважин с возрастающим углом наклона, образующие которых пересекаются в точке изгиба гибкой кинематической связи, соединяющей механизм со штоком поршня штангового насоса. Шток насоса снабжен грузом, расположенным на роликах в поворотной направляющей балке, и датчиком усилий. Стенд содержит опорные элементы для изменения угла наклона насоса, элементы фиксации насоса; упоры, создающие изгибные нагрузки по длине корпуса насоса, и общую гидравлическую линию, сообщающую между собой скважины по нижнему уровню. При изменении угла наклона и степени изгиба по длине насоса определяют производительность штангового насоса в процессе обкатки.Known stand for running rod pumps (RF patent No. 1605157, class IPC G01M 19/00, F04B 51/00, date published 11/07/1990), containing a reciprocating mechanism, a deep piston rod pump, a number of wells with an increasing angle slope, the generatrix of which intersect at the bending point of the flexible kinematic connection connecting the mechanism with the piston rod of the rod pump. The pump rod is equipped with a load located on rollers in a rotary guide beam and a force sensor. The stand contains support elements for changing the angle of inclination of the pump, elements for fixing the pump; stops that create bending loads along the length of the pump casing, and a common hydraulic line connecting the wells along the lower level. When changing the angle of inclination and the degree of bending along the length of the pump, the performance of the rod pump during the running-in process is determined.
Известна установка для испытания штанговых насосов, якорей газопесочных, сепараторов и пескоотделителей, содержащая механизм возвратно-поступательного движения насоса, систему измерения и регистрации параметров насоса, систему для ступенчатого наклона от вертикального положения до 30 градусов и систему приготовления рабочей жидкости с абразивными частицами (Pump Test Facility for research, testing, training, and teaching. Clemens Langbauer, Fatemeh Fazeli-Tehrani, Montanuniversitaet Leoben, Austria). https://pure.unileoben.ac.at/portal/files/6589076/Pump_Test_Facility_for_research_testing_training_and_teaching.pdf. Недостатком данного стенда является малая длина хода полированного штока, не превышающая 2 метра, и отсутствие возможности его наклона в диапазоне от 30 до 90 градусов от вертикального положения.Known installation for testing sucker-rod pumps, gas-sand anchors, separators and sand separators, containing a mechanism for the reciprocating movement of the pump, a system for measuring and recording pump parameters, a system for stepped inclination from a vertical position to 30 degrees and a system for preparing a working fluid with abrasive particles (Pump Test Facility for research, testing, training, and teaching Clemens Langbauer, Fatemeh Fazeli-Tehrani, Montanuniversitaet Leoben, Austria). https://pure.unileoben.ac.at/portal/files/6589076/Pump_Test_Facility_for_research_testing_training_and_teaching.pdf. The disadvantage of this stand is the small stroke length of the polished rod, not exceeding 2 meters, and the inability to tilt it in the range from 30 to 90 degrees from the vertical position.
Наиболее близким по достигаемому техническому результату и конструктивному исполнению является установка для испытания скважинных штанговых насосов (патент РФ №2779511, кл. МПК F04B 51/00, F04B 47/00, дата публ. 08.09.2022), содержащая раму с замком-фиксатором, выполненную с возможностью установки оси штангового насоса с требуемым углом наклона к горизонту, бак с рабочей жидкостью, механизм возвратно-поступательного движения штангового насоса, выполненный в виде гидропривода с гидроцилиндром, шток которого соединен с плунжером с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно него. Гидроцилиндр снабжен концевыми выключателями. Насос размещен в цилиндрическом корпусе с образованием герметичной приемной емкости. Напорная полость насоса выполнена с возможностью сообщения через регулируемый дроссель с баком для рабочей жидкости или с приемной полостью.The closest in terms of the achieved technical result and design is the installation for testing borehole rod pumps (RF patent No. 2779511, class IPC F04B 51/00, F04B 47/00, published date 09/08/2022), containing a frame with a lock-lock, configured to install the axis of the rod pump with the required angle of inclination to the horizon, the tank with the working fluid, the mechanism for the reciprocating movement of the rod pump, made in the form of a hydraulic drive with a hydraulic cylinder, the rod of which is connected to the plunger with the possibility of limited axial movement relative to it. The hydraulic cylinder is equipped with limit switches. The pump is placed in a cylindrical housing to form a sealed receiving tank. The pressure chamber of the pump is configured to communicate through an adjustable throttle with a tank for working fluid or with a receiving cavity.
Недостатком данной установки является отсутствие возможности проводить испытания штанговых насосов в условиях добычи продукции с различным содержанием механических примесей и в условиях наличия свободного газа на приеме насоса.The disadvantage of this setup is the inability to test rod pumps in the conditions of production of products with different content of mechanical impurities and in the presence of free gas at the pump intake.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническим результатом данной разработки является повышение надежности конструкции при проведении испытаний погружного нефтедобывающего оборудования при больших (до 90°) углах наклона скважины.The technical result of this development is to increase the reliability of the design when testing submersible oil production equipment at large (up to 90°) well inclination angles.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что испытательный стенд включает систему подготовки и подачи компонентов рабочей жидкости; эксплуатационную колонну, имитирующую скважину; систему измерения и регистрации параметров испытуемого оборудования; станцию управления с системой защиты и сигнализации; опорный узел; поворотный узел с возможностью установки оси штангового насоса с требуемым углом наклона к горизонту; при этом, поворотный узел включает поворотную раму, вдоль центральной оси которой размещена штанга испытываемого штангового насоса, при этом, внутри поворотной рамы, симметрично относительно ее центральной вертикальной оси, установлены два гидропривода, штоки которых соединены траверсой с кареткой в верхней части поворотной рамы, при этом, основания гидроприводов жестко установлены на верхний торец горизонтально ориентированной накладки, в центре которой выполнено отверстие для прохождения эксплуатационной колонны, при этом, накладка закреплена к внутренней боковой поверхности профильных направляющих поворотной рамы, внутри которых, с обеих сторон от накладки, установлены ступичные подшипники, обеспечивающие вращательные движения поворотному узлу с возможностью установки оси штангового насоса с требуемым углом наклона к горизонту, при этом, опорная рама выполнена из двух горизонтально ориентированных параллельных линейных профиля, соединенных друг с другом нижними параллельными профильными стяжками, при этом, на крайней нижней профильной стяжке опорной рамы, наклонно, параллельно друг другу, жестко установлены два гидроцилиндра, концы штоков которых соединены с поворотным узлом, при этом, гидроцилиндры связаны с устройством измерения угла наклона, при этом, к линейным профилям опорной рамы, симметрично и попарно, параллельно друг другу, установлены вертикально ориентированные две пары опорных уголков жесткости, при этом, крайняя пара уголков жесткости соединена друг с другом верхней профильной стяжкой, а верхние углы другой пары опорных уголков жесткости опорного узла соединены друг с другом горизонтально ориентированной накладкой, в центре которой выполнено отверстие для прохождения эксплуатационной колонны, при этом, другим соединительным элементом опорного узла и поворотного узла являются два шарнирных упора, соединяющие одну из нижних профильных стяжек опорной рамы с поворотным узлом, представляющие собой выдвижные цилиндры, совершающие линейно-вращательное движение при изменении угла наклона поворотного узла, при этом, внутри поворотной рамы установлены горизонтальные поперечные попарные стяжки, выполняющие как функцию элементов жесткости конструкции, так и предохранительную.The specified technical result is achieved due to the fact that the test bench includes a system for the preparation and supply of components of the working fluid; a production string simulating a well; a system for measuring and recording the parameters of the equipment under test; control station with protection and alarm system; reference node; swivel unit with the ability to install the axis of the rod pump with the required angle of inclination to the horizon; at the same time, the swivel assembly includes a swivel frame, along the central axis of which the rod of the tested rod pump is placed, while inside the swivel frame, symmetrically with respect to its central vertical axis, two hydraulic actuators are installed, the rods of which are connected by a traverse to the carriage in the upper part of the swivel frame, with At the same time, the bases of the hydraulic drives are rigidly mounted on the upper end of the horizontally oriented lining, in the center of which there is a hole for the passage of the production string, while the lining is fixed to the inner side surface of the profile guides of the rotary frame, inside which, on both sides of the lining, wheel bearings are installed, providing rotational movements to the rotary assembly with the possibility of installing the axis of the sucker-rod pump with the required angle of inclination to the horizon, while the support frame is made of two horizontally oriented parallel linear profiles connected to each other by lower parallel profile ties, while on the extreme lower profile tie of the supporting frame, obliquely, parallel to each other, two hydraulic cylinders are rigidly mounted, the ends of the rods of which are connected to the rotary assembly, while the hydraulic cylinders are connected to the device for measuring the angle of inclination, while, to the linear profiles of the support frame, symmetrically and in pairs, parallel to each other, are installed vertically oriented two pairs of supporting stiffeners, while the extreme pair of stiffening corners are connected to each other by the upper profile tie, and the upper corners of the other pair of supporting stiffeners of the support unit are connected to each other by a horizontally oriented plate, in the center of which there is a hole for passing the production string , at the same time, another connecting element of the support assembly and the swivel assembly are two hinged stops connecting one of the lower profile ties of the support frame with the swivel assembly, which are retractable cylinders that perform linear rotational movement when the angle of inclination of the swivel assembly changes, while inside The rotating frame is equipped with horizontal transverse paired ties, which perform both the function of structural stiffeners and a safety one.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На Фиг. 1 представлена технологическая схема испытательного стенда для проведения технической экспертизы погружного нефтедобывающего оборудования. На Фиг. 2 представлена аксонометрия в сборке поворотного и опорного узлов испытательного стена. На Фиг. 3 представлена аксонометрия опорного узла испытательного стенда. На Фиг. 4 представлена схема расположения элементов стенда при наклоне поворотного узла под углом 45°. На Фиг. 5 представлена схема расположения элементов стенда при наклоне поворотного узла под углом 90°. На Фиг. 6 представлена аксонометрия нижней части испытательного стенда.On FIG. 1 shows a flow diagram of a test bench for technical expertise of submersible oil production equipment. On FIG. 2 shows an axonometric view of the assembly of the pivot and support units of the test wall. On FIG. 3 shows a perspective view of the support assembly of the test stand. On FIG. 4 shows the layout of the stand elements when the swivel assembly is tilted at an angle of 45°. On FIG. 5 shows the layout of the stand elements when the rotary unit is tilted at an angle of 90°. On FIG. 6 is a perspective view of the bottom of the test stand.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Испытательный стенд для проведения технической экспертизы погружного нефтедобывающего оборудования включает систему подготовки и подачи компонентов рабочей жидкости; эксплуатационную колонну, имитирующую скважину; опорный узел; поворотный узел; систему измерения и регистрации параметров испытуемого оборудования; станцию управления с системой защиты и сигнализации.The test bench for carrying out technical expertise of submersible oil-producing equipment includes a system for preparing and supplying working fluid components; a production string simulating a well; reference node; rotary node; a system for measuring and recording the parameters of the equipment under test; control station with protection and alarm system.
Система подготовки и подачи компонентов рабочей жидкости включает емкость с водой 1 (Фиг. 1), например, объемом порядка 1,5 м3, с визуальным и электронным уровнемерами, емкость с маслом 2, например, объемом порядка 1,5 м3, с визуальным и электронным уровнемером, насос подачи воды, насос подачи масла, гидравлически связанные трубопроводами 3, 4, с установленными на них манометрами и расходомерами, с трубопроводом 5, рабочее давление в котором порядка 4 МПа, где происходит смешивание компонентов. Выход трубопровода 5 гидравлически связан с блоком подготовки 6 рабочей жидкости, выполненным в виде стального герметичного цилиндрического сосуда объемом порядка 1,5 м3 с установленным внутри перемешивающим устройством, нагревательным элементом, сигнализатором уровня и термометром. В верхней части блока подготовки 6 размещена воронка 7 для подачи механических примесей. Содержание твердых мехпримесей в рабочей жидкости, имитирующей водонефтяную смесь, составляет порядка 1,3 г/литр.The system for preparing and supplying the components of the working fluid includes a container with water 1 (Fig. 1), for example, with a volume of about 1.5 m 3 , with visual and electronic level gauges, a container with oil 2, for example, with a volume of about 1.5 m 3 , with visual and electronic level gauge, water supply pump, oil supply pump, hydraulically connected by pipelines 3, 4, with pressure gauges and flow meters installed on them, with pipeline 5, the operating pressure in which is about 4 MPa, where the components are mixed. The outlet of the pipeline 5 is hydraulically connected to the working fluid preparation unit 6, made in the form of a steel sealed cylindrical vessel with a volume of about 1.5 m 3 with a mixing device, a heating element, a level indicator and a thermometer installed inside. In the upper part of the preparation block 6 there is a funnel 7 for supplying mechanical impurities. The content of solid mechanical impurities in the working fluid, simulating the oil-water mixture, is about 1.3 g/liter.
Выход блока подготовки 6 гидравлически, с установленными на нем пробоотборником, манометром и преобразователем давления, через насос, систему задвижек и гибких шлангов 8, к которым подведен блок подачи химреагентов 9, связан с эксплуатационной колонной 10, имитирующей скважину, углубленную в приямок грунтовой площадки. Для имитации загазованности эксплуатационной колонны 10, ее прием оборудован системой подачи компримированного газа (азота/воздуха) 11 под давление порядка 0,1-4 МПа, расходом от 0,1 до 150 м3/м3. Перед подачей рабочей жидкости в эксплуатационную колонну 10 снимают данные с преобразователя расхода жидкости 12, преобразователя температуры 13, преобразователя давления 14 и определяют величину давления с помощью манометра 15, направляя показатели на станцию управления 16.The output of the preparation unit 6 is hydraulically connected with the production string 10, simulating a well, deepened into the pit of the soil platform, through a pump, a system of valves and flexible hoses 8, to which the chemical supply unit 9 is connected. To simulate the gas contamination of the production string 10, its intake is equipped with a compressed gas (nitrogen/air) 11 supply system at a pressure of about 0.1-4 MPa, flow rate from 0.1 to 150 m 3 /m 3 . Before the working fluid is supplied to the production string 10, data is taken from the fluid flow converter 12, the temperature converter 13, the pressure converter 14 and the pressure value is determined using the pressure gauge 15, sending the indicators to the control station 16.
Эксплуатационная колонна 10, с размещенным внутри нее испытываемым оборудованием, например, штанговым насосом 17, кинематически связана с опорным узлом 18 и поворотным узлом 19.The production string 10, with the tested equipment placed inside it, for example, a rod pump 17, is kinematically connected with the support node 18 and the rotary node 19.
Опорный узел 18 (Фиг. 2, 3) включает опорную раму 20 грузоподъемностью порядка 5000 кг, установленную на грунтовой площадке, в приямке которой размещена эксплуатационная колонна 10. Опорная рама 20 выполнена из двух горизонтально ориентированных параллельных линейных профиля 21, соединенных другом с другом нижними параллельными профильными стяжками 22. К линейным профилям 21, симметрично и попарно, параллельно друг другу, установлены вертикально ориентированные две пары опорных уголков жесткости 23. Крайняя пара уголков жесткости 23 жестко соединена друг с другом верхней профильной стяжкой 24. На крайней нижней профильной стяжке 22 опорной рамы 20, наклонно, параллельно друг другу, жестко установлены два гидроцилиндра 25, концы штоков которых соединены с поворотным узлом 19. Крайнее верхнее положение штоков гидроцилиндров 25 соответствует вертикальному расположению поворотного узла 19 (Фиг. 1), а крайнее нижнее положение штоков гидроцилиндров 25 соответствует горизонтальному расположению поворотного узла 19 (Фиг. 4, 5). Гидроцилиндры 25, через станцию управления 16 (Фиг. 1), связаны с устройством измерения угла наклона (на рисунке не показан), который варьируется от 0 до 90° с фиксированным шагом порядка 5°.The support assembly 18 (Fig. 2, 3) includes a support frame 20 with a load capacity of about 5000 kg, installed on a dirt platform, in the pit of which the production string 10 is located. The support frame 20 is made of two horizontally oriented parallel linear profiles 21, connected to each other by lower parallel profile screeds 22. To the linear profiles 21, symmetrically and in pairs, parallel to each other, vertically oriented two pairs of supporting stiffeners 23 are installed. frame 20, obliquely, parallel to each other, two hydraulic cylinders 25 are rigidly mounted, the ends of the rods of which are connected to the rotary assembly 19. horizontal position of the rotary assembly 19 (Fig. 4, 5). The hydraulic cylinders 25, through the control station 16 (Fig. 1), are connected to a device for measuring the angle of inclination (not shown in the figure), which varies from 0 to 90° with a fixed step of about 5°.
Другим соединительным элементом опорного узла 18 и поворотного узла 19 являются два шарнирных упора 26 (Фиг. 3, 4, 5), шарнирно соединяющие одну из нижних профильных стяжек 22 опорной рамы 20 с поворотным узлом 19. Упоры 26 обеспечивают стабилизацию поворотного узла 19 во время изменения его угла наклона. Горизонтально ориентированные в исходном положении, шарнирные упоры 26 представляют собой выдвижные цилиндры, совершающие линейно-вращательное движение при изменении угла наклона поворотного узла 19.Another connecting element of the support node 18 and the rotary node 19 are two hinge stops 26 (Fig. 3, 4, 5), pivotally connecting one of the lower profile couplers 22 of the support frame 20 with the rotary node 19. The stops 26 ensure the stabilization of the rotary node 19 during changing its angle of inclination. Horizontally oriented in the initial position, the hinge stops 26 are retractable cylinders that perform a linear rotational movement when the angle of inclination of the rotary assembly 19 changes.
Верхние углы другой пары опорных уголков жесткости 23 опорного узла 18 соединены друг с другом горизонтально ориентированной длинномерной профильной накладкой 27, которая с двух сторон зафиксирована двумя парами опорных стоек 28, жестко соединенных с линейными профилями 21 опорной рамы 20.The upper corners of another pair of supporting stiffeners 23 of the support assembly 18 are connected to each other by a horizontally oriented long profile plate 27, which is fixed on both sides by two pairs of support posts 28 rigidly connected to the linear profiles 21 of the support frame 20.
Поворотный узел 19 (Фиг. 2, 6) включает поворотную раму 29, представляющую собой сборную конструкцию из двух стальных профильных длинномерных направляющих 30, нескольких стальных сварных поперечных попарных стяжек 31. Внутри поворотной рамы 29, между стяжками 31, симметрично относительно ее центральной вертикальной оси, установлены два гидропривода 32, штоки которых соединены траверсой с кареткой в верхней части поворотной рамы 29 по аналогии с конструкцией станка-качалки. Основания гидроприводов 32 жестко установлены на верхний торец накладки 27, в центре которой выполнено отверстие для прохождения эксплуатационной колонны 10. Накладку 27 крепят к внутренней боковой поверхности профильных направляющих 30, внутри которых, с обеих сторон от накладки 27, установлены ступичные подшипники 33, обеспечивающие вращательные движения поворотному узлу 19 с возможностью установки оси штангового насоса 17 с требуемым углом наклона к горизонту.The swivel assembly 19 (Fig. 2, 6) includes a swivel frame 29, which is a prefabricated structure of two steel profile long guides 30, several steel welded transverse paired ties 31. Inside the swivel frame 29, between the ties 31, symmetrically about its central vertical axis , two hydraulic actuators 32 are installed, the rods of which are connected by a traverse to the carriage in the upper part of the rotary frame 29, by analogy with the design of a pumping unit. The bases of the hydraulic drives 32 are rigidly mounted on the upper end of the lining 27, in the center of which a hole is made for the passage of the production string 10. The lining 27 is attached to the inner side surface of the profile guides 30, inside which, on both sides of the lining 27, wheel bearings 33 are installed, providing rotational movement of the rotary assembly 19 with the possibility of installing the axis of the rod pump 17 with the required angle of inclination to the horizon.
Между гидроприводами 32, вдоль центральной оси поворотной рамы 29, размещена штанга испытываемого штангового насоса 17 с размещенным на ней динамографом 34, например, марки «КВАНТОР-5бдд», производящим регистрацию нагрузки на штангу, перемещения полированного штока ШГН и числа качаний станка-качалки, после чего динамограмма передается в цифровом виде в контроллер станции управления 16.Between the hydraulic actuators 32, along the central axis of the rotary frame 29, there is a rod of the tested rod pump 17 with a dynamograph 34 placed on it, for example, of the KVANTOR-5bdd brand, which registers the load on the rod, the movement of the polished rod of the SRP and the number of swings of the pumping unit, after which the dynamogram is transmitted in digital form to the controller of the control station 16.
Корпус штангового насоса 17 соединен с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) (на рисунке не показано) сортамента 60,73, 89 или 114 мм, размещенных в эксплуатационной колонне 10 диаметром 168 мм. Длина хода штока насоса 17 составляет порядка 1500-3000 мм, длина цилиндра порядка 5700 мм. Число двойных ходов плунжера насоса 17 составляет порядка 7 в минуту. Расчетная производительность установки до 67 м3/сутки. Температура обрабатываемого скважинного продукта не более 50°С.Rod pump housing 17 is connected to a string of tubing (tubing) (not shown in the figure) of 60.73, 89 or 114 mm, placed in the production string 10 with a diameter of 168 mm. The stroke length of the pump rod 17 is about 1500-3000 mm, the length of the cylinder is about 5700 mm. The number of double strokes of the pump plunger 17 is about 7 per minute. Estimated capacity of the plant is up to 67 m 3 /day. The temperature of the processed downhole product is not more than 50°C.
Выкид насоса 17 гидравлически, трубопроводом 35 (Фиг. 1) с размещенным на нем пробоотборником, связан с проточным сепаратором 36, к которому также гидравлически, по трубопроводу 37, подведен выкид из эксплуатационной колонны 10. Проточный сепаратор 36, предназначенный для обеспечения оборотного цикла рабочей жидкости при работе испытательного стенда, гидравлически связан также с емкостями 1, 2 и байпасной линией 38.The discharge of the pump 17 hydraulically, pipeline 35 (Fig. 1) with a sampler placed on it, is connected to the flow separator 36, to which the discharge from the production string 10 is also hydraulically connected through the pipeline 37. The flow separator 36, designed to ensure the reverse cycle of the working liquid during the operation of the test stand, is also hydraulically connected to tanks 1, 2 and bypass line 38.
В нижней приямочной части стенда площадки (Фиг. 6) утоплена часть эксплуатационной колонны 10 с соединительным фланцем 39, связывающим подвижную часть эксплуатационной колонны 10 с ее неподвижной частью гибким соединением. Фланец 40 предназначен для гибкого соединения системы подачи компримированного газа 11 с эксплуатационной колонной 10. Рабочее давление в эксплуатационной колонне 10 составляет от 0,1 до 4 МПа, температура от 0 до 50°С. Уровень жидкости в емкости эксплуатационной колонны 10 определяют исходя из условий проектирования.In the lower pit part of the platform stand (Fig. 6), a part of the production string 10 is recessed with a connecting flange 39 connecting the movable part of the production string 10 with its fixed part by a flexible connection. The flange 40 is designed for flexible connection of the compressed gas supply system 11 with the production string 10. The operating pressure in the production string 10 is from 0.1 to 4 MPa, the temperature is from 0 to 50°C. The liquid level in the reservoir of the production string 10 is determined based on the design conditions.
Система измерения и регистрации параметров испытуемого оборудования. Перед подачей рабочей жидкости в эксплуатационную колонну 10, снимают ее показатели с преобразователя расхода жидкости 12 (Фиг. 1), преобразователя температуры 13, преобразователя давления 14 и величину давления с манометра 15, установленных на трубопроводе 8, направляя их в станцию управления 16. Система включает также устройство замера утечек 41, размещаемое на цилиндре испытуемого насоса 17; манометр технический 42 для измерения давления в эксплуатационной колонне 10; термометр визуальный 43 для измерения температуры в эксплуатационной колонне 10; манометр технический 44 и преобразователь давления 45 для измерения давления газа, входящие в систему 11 подачи компримированного газа; пробоотборники; электроприводные задвижки трубопроводов гидросистемы установки.System for measuring and recording the parameters of the equipment under test. Before the working fluid is supplied to the production string 10, its indicators are taken from the fluid flow converter 12 (Fig. 1), the temperature converter 13, the pressure converter 14 and the pressure value from the pressure gauge 15 installed on the pipeline 8, sending them to the control station 16. System also includes a leak tester 41 placed on the cylinder of the tested pump 17; technical pressure gauge 42 for measuring pressure in the production string 10; visual thermometer 43 for measuring the temperature in the production string 10; technical pressure gauge 44 and pressure transducer 45 for measuring gas pressure included in the compressed gas supply system 11; samplers; electric drive valves of pipelines of the hydraulic system of the installation.
Станция управления 16 испытательного стенда включает частотно-регулируемый привод (на рисунке не показан). Степень защиты станции управления 16 от воздействий окружающей среды соответствует IP43 по ГОСТ 14254-96. Номинальное напряжение и частота питающей сети станции составляет 380±15% В и 50±3 Гц соответственно. Через станцию управления 16 осуществляют плавный запуск гидроприводов 32 (Фиг. 2) для придания штоку насоса 17 возвратно-поступательных перемещений имитации станка-качалки, включение электродвигателей в автоматическом режиме (допускается запуск в ручном режиме), производят управление частотой, производят измерение основных параметров установки (тока, напряжения, частоты), производят построение динамограмм нагрузок на полированный шток испытуемого насоса, производят запись в архив причин аварийной остановки двигателя, производят контроль балансировки с помощью встроенного амперметра. Для функционирования станции управления используют программный пакет National Instruments LabVIEW, взаимодействующий с платформами сбора данных, поддерживающий различные коммуникационные протоколы отправки и получения данных.The control station 16 of the test stand includes a variable frequency drive (not shown in the figure). The degree of protection of the control station 16 from environmental influences corresponds to IP43 in accordance with GOST 14254-96. The rated voltage and frequency of the power supply network of the station is 380±15% V and 50±3 Hz, respectively. Through the control station 16, the hydraulic actuators 32 (Fig. 2) are smoothly started to give the pump rod 17 reciprocating movements of the imitation of a pumping unit, the electric motors are turned on in automatic mode (starting in manual mode is allowed), the frequency is controlled, and the main parameters of the installation are measured (current, voltage, frequency), build dynamometer charts of loads on the polished rod of the tested pump, record the causes of an emergency stop of the engine in the archive, control the balancing using the built-in ammeter. For the operation of the control station, the National Instruments LabVIEW software package is used, which interacts with data collection platforms and supports various communication protocols for sending and receiving data.
Система защиты и сигнализации испытательного стенда обеспечивает защиту от аварийных режимов, таких как перегрузки и короткое замыкание, отклонения и исчезновения напряжения питающей сети, защита от снижения изоляции в электродвигателе до уровня ниже 500 кОм, перегрева выше 80°С, повышения уровня виброскорости на корпусе электродвигателя выше 2-3 мм/с неисправности в узлах и блоках системы управленияThe test bench protection and signaling system provides protection against emergency conditions, such as overloads and short circuits, deviations and power failures, protection against insulation reduction in the electric motor to a level below 500 kOhm, overheating above 80 ° C, and increased vibration velocity on the motor housing above 2-3 mm / s malfunctions in the nodes and blocks of the control system
Испытательный стенд для проведения технической экспертизы погружного нефтедобывающего работает следующим образом:The test stand for technical examination of a submersible oil production works as follows:
Испытательный стенд монтируют в отапливаемом помещении, эксплуатируют при температуре окружающей среды от +5 до +34°С. В качестве рабочей жидкости используют состав, включающий воду, этиленгликоль, сортированный песок, инертный газ. Эксплуатационную колонну 10, проходящую через накладку 27, размещают в приямок площадки, на поверхности которой устанавливают опорный узел 18, включающий, в том числе, опорную раму 20, выполненную из двух горизонтально ориентированных параллельных линейных профиля 21, соединенных другом с другом нижними параллельными профильными стяжками 22.The test bench is mounted in a heated room, operated at an ambient temperature of +5 to +34°C. As a working fluid, a composition is used that includes water, ethylene glycol, sorted sand, and an inert gas. The production string 10 passing through the lining 27 is placed in the pit of the site, on the surface of which the support assembly 18 is installed, including, among other things, the support frame 20, made of two horizontally oriented parallel linear profiles 21, connected to each other by lower parallel profile ties 22.
Собранный опорный узел 18 соединяют с поворотным узлом 19 посредством соединения двух гидроцилиндров 25 с направляющими 30 поворотной рамы 29 выше накладки 27, а также за счет соединения шарнирных упоров 26 с направляющими 30 ниже накладки 27.The assembled support assembly 18 is connected to the swivel assembly 19 by connecting two hydraulic cylinders 25 to the guides 30 of the swivel frame 29 above the lining 27, and also by connecting the hinge stops 26 to the guides 30 below the lining 27.
Первоначально подвижные элементы поворотного узла 19, включающие эксплуатационную колонну 10, проходящую через накладку 27, поворотную раму 29, гидроприводы 32 и штангу испытываемого насоса 17, размещены вертикально, штоки гидроцилиндров 25 - в крайнем выдвинутом положении, шарнирные упоры 26 - в крайнем задвинутом горизонтальном положении.Initially, the movable elements of the rotary assembly 19, including the production string 10 passing through the pad 27, the rotary frame 29, the hydraulic drives 32 and the rod of the tested pump 17, are placed vertically, the rods of the hydraulic cylinders 25 are in the extreme extended position, the hinge stops 26 are in the extreme retracted horizontal position .
Используя элементы системы подготовки и подачи компонентов рабочей жидкости, из емкости 1 с водой и емкости 2 с маслом, насосами по трубопроводам 3, 4, 5 подготавливаемую рабочую жидкость направляют в блок подготовки 6, где ее смешивают с абразивным материалом, поступающим из засыпного устройства 7, и доводят до требуемой температуры в пределах 50°С. Подготовленную рабочую жидкость, пробу которой осуществляют через пробоотборник, направляют через насос, систему гибких шлангов 8, на вход эксплуатационной колонны 10. При необходимости, в рабочую жидкость добавляют химреагенты из блока 9. Перед подачей рабочей жидкости в эксплуатационную колонну 10, снимают ее показатели с преобразователя расхода жидкости 12, преобразователя температуры 13, преобразователя давления 14 и определяют величину давления с манометра 15, направляя их на станцию управления 16.Using the elements of the system for preparing and supplying the components of the working fluid, from the tank 1 with water and the tank 2 with oil, the prepared working fluid is sent by pumps through pipelines 3, 4, 5 to the preparation unit 6, where it is mixed with abrasive material coming from the filling device 7 , and brought to the required temperature within 50°C. The prepared working fluid, the sample of which is carried out through a sampler, is sent through a pump, a system of flexible hoses 8, to the input of the production string 10. If necessary, chemicals from unit 9 are added to the working fluid. Before the working fluid is supplied to the production string 10, its performance is taken from liquid flow transducer 12, temperature transducer 13, pressure transducer 14 and determine the pressure value from the pressure gauge 15, sending them to the control station 16.
На прием эксплуатационной колонны 10, через фланец 40 и систему 11, осуществляют подачу компримированного газа (азота/воздуха) для имитации загазованности эксплуатационной колонны 10, имитирующей скважину. Параметры газа контролируют с использованием манометра технического 44 и преобразователя давления 45. Через фланец 39 связывают гибким соединением подвижную часть эксплуатационной колонны 10 с ее неподвижной частью. Рабочее давление в эксплуатационной колонне 10 составляет от 0,1 до 4 МПа, температура от 0° до 50°С. Уровень жидкости в емкости эксплуатационной колонны 10 определяют исходя из условий проектирования.At the reception of the production string 10, through the flange 40 and the system 11, compressed gas (nitrogen/air) is supplied to simulate the gas contamination of the production string 10, simulating a well. The gas parameters are controlled using a technical manometer 44 and a pressure transducer 45. Through the flange 39, the movable part of the production string 10 is connected with a flexible connection to its fixed part. The operating pressure in the production string 10 is from 0.1 to 4 MPa, the temperature is from 0° to 50°C. The liquid level in the reservoir of the production string 10 is determined based on the design conditions.
После приведения среды в эксплуатационной колонне 10 близкой к реальной, через станцию управления 16 и устройство измерения угла наклона, с целью наклона поворотного узла 19, штоки гидроцилиндров 25 приводят в движение. Соединенные с направляющими 30 поворотной рамы 29 концы штоков гидроцилиндров 25, задвигаясь, придают поворотному узлу 19 вращательное движение за счет подшипников 33. В это же время, шарнирные упоры 26, выдвигая штоки, совершают линейно-вращательное перемещение, также фиксируя положение поворотной рамы 29. Стальные поперечные попарные стяжки 31 поворотного узла 19 выполняют как функцию элементов жесткости конструкции, так и предохранительную. Верхняя профильная стяжка 24 опорного узла 18 выполняет функцию опоры и ограничителя поворотного узла 19 при угле наклона порядка 90°. Опорные уголки 23 и опорные стойки 28 опорного узла 18 обеспечивают надежность конструкции при воздействии изгибающих нагрузок на конструкцию. Величина шага углового отклонения поворотного узла 19 от вертикальной оси составляет не более 5°, после чего его жестко фиксируют.After bringing the environment in the production string 10 close to real, through the control station 16 and the device for measuring the angle of inclination, in order to tilt the rotary assembly 19, the rods of the hydraulic cylinders 25 are set in motion. Connected with the guides 30 of the rotary frame 29, the ends of the rods of the hydraulic cylinders 25, moving, give the rotary assembly 19 a rotational movement due to the bearings 33. At the same time, the hinge stops 26, extending the rods, perform a linear rotational movement, also fixing the position of the rotary frame 29. Steel transverse paired couplers 31 of the swivel assembly 19 perform both the function of structural stiffeners and safety. The upper profile screed 24 of the support node 18 performs the function of supporting and restricting the rotary node 19 at an angle of inclination of about 90°. The support angles 23 and support posts 28 of the support assembly 18 ensure the reliability of the structure when bending loads are applied to the structure. The step size of the angular deviation of the rotary assembly 19 from the vertical axis is not more than 5°, after which it is rigidly fixed.
После обязательной фиксации, по принципу работы станка-качалки, гидроприводы 32, через каретку с траверсой, приводят в движение штангу испытываемого насоса 17, имитирующего работу глубинного насоса ШГН. Одновременно с работой насоса 17, производят замеры нагрузки на штангу, перемещения полированного штока ШГН, число качаний с использованием динамографа 34. В процессе проведения испытаний снимают показания элементов системы измерения и регистрации параметров испытуемого оборудования, в том числе, с устройства замера утечек 41, размещенного на цилиндре испытуемого насоса 17; манометра технического 42 измерения давления в эксплуатационной колонне 10; термометра визуального 43 измерения температуры в эксплуатационной колонне 10; а также данные с трубопроводов 35, 37.After mandatory fixation, according to the principle of operation of a pumping unit, hydraulic drives 32, through a carriage with a traverse, set in motion the rod of the tested pump 17, which simulates the operation of a deep-seated SRP pump. Simultaneously with the operation of the pump 17, the load on the rod, the displacement of the polished rod of the SRP, the number of swings are measured using a dynamograph 34. on the cylinder of the tested pump 17; technical manometer 42 measuring the pressure in the production string 10; visual thermometer 43 temperature measurement in the production string 10; as well as data from pipelines 35, 37.
По мере необходимости производят увеличение угла наклона поворотного узла 19 с обязательной фиксацией положения, осуществляют возвратно-поступательные движения испытуемого ШГН 17, производят необходимые замеры. Цикл работы повторяют.As necessary, the angle of inclination of the rotary assembly 19 is increased with the obligatory fixation of the position, reciprocating movements of the tested SRP 17 are carried out, and the necessary measurements are made. The cycle of work is repeated.
Проточный сепаратор 36, гидравлически связанный с выкидом насоса 17, выкидом эксплуатационной колонный 10, емкостями 1, 2 и байпасной линией 38, обеспечивает оборотный цикл рабочей жидкости при работе испытательного стенда.The flow separator 36, hydraulically connected to the pump outlet 17, the production casing outlet 10, tanks 1, 2 and the bypass line 38, provides a working fluid circulation cycle during the operation of the test bench.
Представленная конструкция испытательного стенда для проведения технической экспертизы погружного нефтедобывающего оборудования позволяет проводить, обеспечивая при этом необходимую надежность конструкции, вертикальные и наклонные (отклонение от вертикального положения до 90 градусов с шагом в 5 градусов) испытания штанговых глубинных насосов и другого погружного нефтедобывающего оборудования, моделировать динамический уровень жидкости в затрубном пространстве, моделировать процесс добычи эмульсий, моделировать условия добычи жидкости с высоким содержанием механических примесей, измерять давление на поверхности, в резервуаре и НКТ; измерять нагрузку и силу, действующую на колонну штанг; измерять рабочий объем штангового насоса и отслеживать его линейное движение; регулировать поток рабочей жидкости в системе; устанавливать длину хода и количество ходов ШГН; контролировать смещение полированного штока, строить динамограммы. Данную конструкцию используют при проведении НИОКР в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».The presented design of the test bench for technical examination of submersible oil-producing equipment allows, while ensuring the necessary reliability of the structure, vertical and inclined (deviation from the vertical position up to 90 degrees in 5-degree increments) tests of sucker-rod pumps and other submersible oil-producing equipment, to simulate dynamic liquid level in the annulus, simulate the process of producing emulsions, simulate the conditions for producing liquids with a high content of mechanical impurities, measure the pressure at the surface, in the reservoir and tubing; measure the load and force acting on the rod string; measure the working volume of the rod pump and track its linear movement; regulate the flow of working fluid in the system; set the stroke length and the number of strokes of the SRP; control the displacement of the polished rod, build dynamometer charts. This design is used in R&D at OOO LUKOIL-PERM.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2801880C1 true RU2801880C1 (en) | 2023-08-17 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2133378C1 (en) * | 1997-09-02 | 1999-07-20 | Акционерная нефтяная компания "Башнефть" | Well sucker-rod pump running-in stand |
| RU2238434C1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Sucker-rod pump testing plant |
| RU70320U1 (en) * | 2007-07-27 | 2008-01-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | POSTER INSTALLATION FOR RESEARCH OF THE PROCESS OF MECHANICAL WEAR OF IN-WELL EQUIPMENT |
| CA3159532A1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | Siemens Energy Austria Gmbh | System and method for determining operating properties of a drill-rod borehole pump |
| RU2779511C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-09-08 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Installation for testing borehole rod pumps |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2133378C1 (en) * | 1997-09-02 | 1999-07-20 | Акционерная нефтяная компания "Башнефть" | Well sucker-rod pump running-in stand |
| RU2238434C1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Sucker-rod pump testing plant |
| RU70320U1 (en) * | 2007-07-27 | 2008-01-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | POSTER INSTALLATION FOR RESEARCH OF THE PROCESS OF MECHANICAL WEAR OF IN-WELL EQUIPMENT |
| CA3159532A1 (en) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | Siemens Energy Austria Gmbh | System and method for determining operating properties of a drill-rod borehole pump |
| RU2779511C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-09-08 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Installation for testing borehole rod pumps |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105675328B (en) | A kind of test method for simulating marine riser mechanical characteristic under deepwater drilling operating mode | |
| US5394339A (en) | Apparatus for analyzing oil well production fluid | |
| CN106018100A (en) | Multifunctional true-triaxial rock drilling test system | |
| US6629451B1 (en) | Method for determining the rheology of a gelled fluid | |
| CN105890869B (en) | A kind of experimental rig for simulating marine riser mechanical characteristic under deepwater drilling operating mode | |
| CN210487229U (en) | Shield tail synchronous grouting slurry buoyancy measuring device | |
| CN107067867A (en) | A kind of coal bed gas extraction occupation examination simulation system and method | |
| CN109752306A (en) | Dynamic load perturbation process rock permeability test method and its test macro | |
| CN103411750A (en) | High-temperature high-pressure full-diameter core crack leaking stoppage instrument | |
| CN105571991A (en) | Cement slurry performance test system and a method thereof | |
| RU2801880C1 (en) | Test stand for technical examination of submersible oil production equipment | |
| CN104374559B (en) | Dynamic performance experiment detection device for downhole tool | |
| CN109883837A (en) | A kind of the Model Pile tester and its test method of controllable soil temperature | |
| CN207149115U (en) | A kind of coal bed gas extraction occupation examination simulation system | |
| CN2169710Y (en) | Deep well oil pump dynamic analogue test device | |
| CN109470550A (en) | The experimental rig and test method that analog complex stress Lower chains and soil tangentially act on | |
| CN114876445B (en) | Experimental device and experimental method for simulating sucker rod deformation | |
| CN205374228U (en) | Grout performance test system | |
| CN209470976U (en) | A kind of rock center three-axle stretching test system | |
| CN114778307A (en) | Experimental device and method for simulating tubular column mechanical test | |
| US20240125316A1 (en) | Method for determining operating properties of a drill-rod borehole pump, and pump system for same | |
| CN105651685A (en) | Experiment apparatus utilizing rock debris to measure friction characteristics of shale | |
| RU223498U1 (en) | Test bench for sealing materials | |
| CN113944620A (en) | Electric submersible plunger pump test device and test method | |
| CN112129501A (en) | Device and method for predicting service life of sucker rod centralizer |