Повышение эффективности управления работой скважинной штанговой насосной установки

• Автор: Лихобабин, Дмитрий Олегович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение
Глава 1. Анализ эффективности работы скважинной штанговой насосной установки и обзор методов, направленных не ее повышение

1.1. Основные причины снижения проницаемости призабойной зоны скважин

и методы ее восстановления

1.2. Современные способы механизированной эксплуатации скважин

1.3. Проблемы управления электроприводами скважинных штанговых насосных установок

1.4. Обзор и анализ современного технического состояния скважинных штанговых насосов. Анализ патентных документов

1.5. Постановка задач для исследований

Глава 2. Диагностика состояния призабойной зоны добывающей скважины в процессе работы скважинной штанговой насосной установки
2.1. Уравнения движения жидкости в пористой среде
2.2. Кинематика привода скважинной штанговой насосной установки
2.3. Определение эффективной эксплуатационной скорости вращения вала
двигателя станка-качалки на основе диагностируемых параметров
Глава 3. Математическая модель системы: скважинная штанговая насосная установка - скважина - пласт, оснащенной штанговым насосом с управляемыми клапанами
3.1. Дифференциальные уравнения движения частицы в потоке жидкости
3.2. Определение объемного расхода скважинной жидкости при работе скважинной штанговой насосной установки с обратным ходом
3.3. Феноменологическая модель фильтрации при знакопеременном движении жидкости с механическими примесями
3.4. Метод расчета добычи скважинной жидкости при эксплуатации штангового насоса с управляемыми клапанами
3.5. Вероятностный подход к исследованию процесса кольматации
3.5.1. Механизм закупоривания. Оценка вероятности закупоривания каналов

3.5.2. Оценка загрязнения скважины
3.5.3. Снижение продуктивности скважины. Определение скин-фактора
3.5.4. Методика определения значений вероятностей прохождения поровых каналов и освобождения частиц
3.5.5. Методика оценки эффективного числа обратных ходов жидкости
Глава 4. Система автоматического управления режимами работы частотно-регулируемого привода скважинной штанговой насосной установки, оснащенной насосом с управляемыми клапанами
4.1. Структурная схема системы управления
4.2. Подсистема автоматического управления скоростью вращения вала электропривода скважинной штанговой насосной установки
4.3. Блок-схема алгоритма работы системы управления режимами работы
скважинной штанговой насосной установки
Глава 5. Экспериментальные исследования работы модели системы управления скважинной штанговой насосной установкой, оснащенной насосом
с управляемыми клапанами
5.1. Экспериментальные исследования процесса движения твердых частиц в нестационарном потоке жидкости
5.1.1. Описание лабораторной установки для исследования процесса движения твердых частиц в нестационарном потоке жидкости
5.1.2. Методика проведения и результаты эксперимента
5.2. Экспериментальные исследования знакопеременной фильтрации загрязненной жидкости
5.2.1. Описание лабораторной установки для исследования знакопеременного процесса фильтрации
5.2.2. Методика и результаты экспериментальных исследований
знакопеременного процесса фильтрации
5.2.3 Проверка адекватности феноменологической модели фильтрации при
знакопеременном движении жидкости с механическими примесями
Заключение
Список использованных источников
Обозначения и сокращения
СК - станок-качалка балансирного типа;
С111НУ -скважинная штанговая насосная установка; НКТ - насосно-компрессорные трубы;
ШГН - штанговый глубинный насос;
ЭД - электродвигатель;
ПЗП - призабойная зона пласта;
ЭЦН - электроцентробежный насос;
ТПН -тиристорный преобразователь напряжения;
ЭВМ - элекгроприводной винтовой насос
САУ - система автоматического управления
АД — асинхронный двигатель
ПЧ - преобразователь частоты
КПД - коэффициент полезного действия

клапанов изготавливаются из различных материалов [80].
Рисунок 6 - Конструктивное исполнение седел клапанов: а - клапан КБ, б - клапан К
Оба исполнения имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, уплотнительный буртик оказывается сильно перегруженным и это приводит к его быстрому износу. Кроме того, шар садится в седло с большим запаздыванием, в особенности это сказывается при добыче вязкой нефти в наклонных скважинах [33].
Проблема оснащения ШГН иными клапанами, в том числе управляемыми, рассматривается инженерами, прежде всего, с точки зрения обеспечения повышения эффективности эксплуатации насосов за счет исключения упомянутых причин - запаздывания срабатывания клапанов и залипания клапанов при добыче высоковязкой нефти и эмульсии.
Так, в патенте РФ [57] решается задача повышения надежности работы ШГН при откачке высоковязкой жидкости в наклонно-направленной скважине путем снабжения насоса гидромеханически управляемыми клапанами. Управление клапанами достигается за счет установки в цилиндр насоса преобразователя направления движения колонны насосных штанг, соединенного со штоком-толкателем. Конструкция насоса с управляемыми клапанами позволяет осуществлять принудительное механическое закрытие нагнетательного клапана и принудительное гидравлическое открытие всасывающего клапана насоса.
В патенте на полезную модель [61] и в патенте на изобретение [69] предложена конструкция штангового наоса с управляемыми клапанами. Цилиндр