Разработка метода виброакустической диагностики глубиннонасосных штанг в процессе эксплуатации

• Автор: Рязанцев, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 05.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СУЩЕСТВУЮЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
ШТАНГОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
1.1. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ И ПРИЧИНЫ ДЕФЕКТОВ ШТАНГ
1.2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ДЕФЕКТОСКОПИИ ГЛУБИННОНАСОСНЫХ ШТАНГ
1.2.1. Капиллярная дефектоскопия
1.2.2. Методы магнитной дефектоскопии
1.2.2.1. Магнитно-порошковый метод
1.2.2.2. Электромагнитная дефектоскопия
1.2.2.2.1. Магнитографический метод
1.2.2.2.2. Феррозондовый метод
1.2.2.2.3. Токовихревой метод
1.2.2.2.4. Магнитоиндукционный метод
1.2.3. Акустическая дефектоскопия
1.2.3.1. Метод акустической эмиссии
1.2.3.2. Ультразвуковой метод
1.3. В ИБРОАКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
1.3.1. Основные сферы применения и методы виброакустической диагностики
1.3.2. Система сбора и регистрации измерительной информации
1.3.2.1. Первичные преобразователи и согласующие устройства
1.3.2.2. Регистрация виброакустического сигнала и оценка его свойств
1.4. ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШТАНГИ
2.1. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ СВОБОДНОЙ ШТАНГИ
2.2. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ШТАНГИ С УЧЕТОМ КАНАТНОЙ ПОДВЕСКИ И ЭЛЕВАТОРА

2.3. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
ДЕФЕКТНОЙ ШТАНГИ С УЧЕТОМ КАНАТНОЙ ПОДВЕСКИ И ЭЛЕВАТОРА
2.4. ВЫВОДЫ
3. ИССЛЕДОВАНИЯ НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ
3.1. КОНСТРУКЦИЯ СТЕНДА
3.2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ
3.4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ КОЛЕБАНИЙ
ГЛУБИННОНАСОСНЫХ ШТАНГ
3.5. ОПИСАНИЕ ЗАТУХАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ШТАНГИ С ПОМОЩЬЮ
МОДИФИЦИРОВАННОГО ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ДЕКРЕМЕНТА
3.5.1. Модификация логарифмического коэффициентазатухания колебаний
3.5.2. Результаты экспериментов по наблюдению затухания колебаний
3.5.3. Осреднение результатов экспериментального определения
коэффициента затухания
3.6. ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ ШТАНГ ПО СПЕКТРУ
ОГИБАЮЩЕЙ ВИБРОСИГНАЛА
3.7. ВЫВОДЫ
4. ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ШТАНГ НА СКВАЖИНЕ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СНО
4.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ ШТАНГ
4.2.1. Исследование коэффициента затухания
4.2.2. Исследование спектров колебаний штанг
4.3. ВЫВОДЫ
5. ВЫВОДЫ И ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
6. ПРИЛОЖЕНИЯ
7. ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Одной из важнейших задач, стоящих перед современной нефтедобывающей промышленностью является решение проблемы своевременного и качественного выявления дефектов нефтепромыслового оборудования.
Учитывая тот факт, что объем добычи нефти с использованием штанговых насосных установок остается наибольшим в ряду механизированных способов эксплуатации скважин, себестоимость нефти напрямую зависит от их безаварийной работы. Вместе с тем самым ответственным и наиболее часто выходящим из строя элементом установок штанговых глубинных насосов является колонна насосных штанг, так как на обрыв штанг приходится основная часть аварий установок этого типа. Поэтому выявление трещин и других видов дефектов в теле штанг, приводящих к авариям, непосредственно на месте их эксплуатации мобильными дефектоскопическими комплексами без больших дополнительных затрат времени на проведение контроля, будет одним из путей решения этой проблемы, и, исследования, посвященные этому вопросу, являются, безусловно, актуальными.
Исследованием работы и колебаний штанговых и бурильных колонн в разное время занимались Адонин A.H., Вирновский A.C., Габдрахимов М.С., Галеев
A.C., Зубаиров С.Г., Ишемгужин Е.И., Султанов Б.З., Уразаков K.P., Разработке средств диагностики состояния глубиннонасосных штанг посвящены труды Окрушко Е.И.. Ураксеева М.А., Халиуллина А.Г., Хилла Т.X., Семенова В.В.
Цель работы.
Целью данной работы явилась разработка методики и средств проведения виброакустичеекого контроля состояния глубиннонасосных штанг в процессе проведения спуско-подъемных операций на скважине.
Основные задачи исследования:

* жесткости системы и уменьшении массы собственные частоты системы начинают приближаться к собственным частотам свободной штанги. Поэтому желательно максимально облегчить подвеску и уменьшить ее жесткость, однако это может привести к аварийным ситуациям.
Для дефектоскопии штанг желательно избавиться от непредсказуемого влияния подвески и внешних факторов. Уменьшения влияния внешних факторов можно добиться за счет увеличения массы подвески.
Разрешить это противоречие можно путем разработки специального элеватора для проведения дефектоскопических работ в процессе проведения спускоподъемных операций.
2.3 РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ДЕФЕКТНОЙ ШТАНГИ С УЧЕТОМ КАНАТНОЙ ПОДВЕСКИ И ЭЛЕВАТОРА
Для моделирования дефекта выделим в теле штанги участок длиной 0,10 м, в центре которого находится трещина глубиной 1,5 мм. Представим дефектный элемент в виде сочетания точечной жесткости с 2-мя точечными массами, каждая из которых равна половине массы дефектного элемента. Влияние трещины на свойства системы будем ограничивать изменением жесткости. Жесткость дефектного элемента вычислим по формуле:
С= РЕ/1 (26)
где Р - площадь поперечного сечения участка с трещиной:
= К Я2 - Л2 агссоз() - (К - Ь)Я2-(Я-Я)2 (27)
где К - радиус штанги,
Ь — глубина трещины,
Е - модуль Юнга,