ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ НА СИЛУ ТРЕНИЯ В ПЛУНЖЕРНОЙ ПАРЕ ШТАНГОВОГО СКВАЖИННОГО НАСОСА

К. Р. Уразаков, Б. М. Латыпов, Р. В. Усманов, П. М. Тугунов

Аннотация


Статья содержит результаты аналитического и экспериментального исследования влияния температурных деформаций на силу трения в плунжерной паре штангового скважинного насоса. Показано, что одной из причин обрывов штанг в нижней части колонны являются силы, сосредоточенные в насосе, в частности сила сопротивления между плунжером и цилиндром, которые при движении вниз вызывают сжатие, изгиб и разрушение нижних штанг. Кроме того, эти силы, противодействуя движению плунжера, уменьшают длину его хода, степень наполнения и подачу насоса. Сила сопротивления между плунжером и цилиндром оказывает значительное влияние на интенсивность износа плунжерной пары и на срок службы насоса. Она является одним из основных критериев качества изготовления плунжерной пары. Рассмотрены основные факторы, влияющие на силу трения в плунжерной паре, а именно: конструктивные параметры насоса, физикохимические свойства откачиваемой жидкости, режимные параметры работы насоса, геолого-технические условия работы насоса. Рассмотрен тепловой режим работы штангового скважинного насоса, обусловленный высокой пластовой температурой нефти, выделением тепла в самом насосе, разогревом откачиваемой жидкости насосом, расположенным ниже в компоновке одновременно-раздельной добычи нефти. Получена аналитическая зависимость влияния температуры на силы трения в плунжерной паре штангового насоса (на основе существующих результатов экспериментальных исследований). Для оценки влияния роста температуры на силы трения в плунжерной паре был разработан лабораторный стенд, содержащий механизм возвратно-поступательного движения плунжера в цилиндре насоса, в котором полированный шток возвратно-поступательного механизма снабжен тензодатчиком и динамографом, регистрирующим нагрузку в течение всего цикла работы плунжерной пары. Результаты проведенных экспериментов показывают, что при движении плунжера в цилиндре, плунжер нагревается в большей степени, чем цилиндр, что приводит к уменьшению кольцевого зазора плунжерной пары и росту сил трения. Этот фактор необходимо учитывать при подборе типоразмера штангового насоса.

Ключевые слова


штанговый насос;плунжерная пара;сила трения;температурные деформации;добыча нефти;sucker rod pump;plunger pair;friction force;temperature deformation;oil production;

Полный текст:

PDF

Литература


Пат. 2159867 РФ, МПК F 04 B 51/00. Установка для испытания скважинных штанговых и винтовых насосов / К.Р. Уразаков, Н.С. Габдрахманов, М.Д. Валеев, М.М. Ахтямов, Т.С. Галиуллин, Ю.Х. Кутлуяров, И.А. Маков. 99105651/06, Заявлено 15.03.1999; Опубл. 27.11.2000. Бюл. 33.

Уразаков К.Р., Латыпов Б.М., Исмагилов Р.Р. Экспериментальные исследования коэффициента трения элементов штанговой колонны винтовых насосных установок // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. № 3. С. 256-270. URL: http://ogbus. ru/files/ogbus/issues/3_2015/ogbus_3_2015_p256-270_ UrazakovKR_ru.pdf (дата обращения: 05.05.2020).

Гилаев Г.Г., Бахтизин Р.Н., Уразаков К.Р. Современные методы насосной добычи нефти. Уфа: Изд-во Восточная печать, 2016. 410 с.

Пат. 2172868 РФ, МПК F 04 B 51/00. Стенд для испытаний винтовых насосов / К.Р. Уразаков, А.Ф. Закиров, Ю.Х. Кутлуяров, У.М. Абуталипов, А.М. Муталов, А.М. Валеев. 2000103701/06, Заявлено 15.02.2000; Опубл. 27.08.2001. Бюл. 24.

Уразаков К.Р., Жулаев В.П., Латыпов Б.М., Булюкова Ф.З., Молчанова Б.А., Белозеров В.В. Оборудование для насосной эксплуатации скважин с направленным профилем ствола. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2018. 354 с.

Уразаков К.Р. Проблемы эксплуатации механизированного фонда скважин Западной Сибири и пути их решения // Нефтяное хозяйство. 1996. № 4. С. 72 - 74.

Уразаков К.Р., Тимашев Э.О. Новый метод количественной оценки причин и факторов, вызывающих осложнения в работе внутрискважинного штангово-насосного оборудования // Современные проблемы нефтегазового оборудования: сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2019. С. 31 - 38.

Бахтизин Р.Н., Уразаков К.Р., Латыпов Б.М., Ишмухаметов Б.Х. Утечки жидкости в штанговом насосе с регулярным микрорельефом на поверхности плунжера // Нефтегазовое дело. 2016. Т. 14. № 4. С. 33 - 39.

Бахтизин Р.Н., Уразаков К.Р., Латыпов Б.М., Ишмухаметов Б.Х., Нарбутовских А.Ю. Влияние формы регулярного микрорельефа поверхности плунжера на утечки в штанговом скважинном насосе // Нефтяное хозяйство. 2017. № 4. С. 113 - 116. DOI: 10.24887/0028-24482017-4-113-116.

Уразаков К.Р., Латыпов Б.М., Ишмухаметов Б.Х. Экспериментальные исследования влияния конфигурации регулярного микрорельефа поверхности плунжера на подачу штангового насоса // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. № 3. С. 23 - 25.

Уразаков К.Р., Латыпов Б.М., Комков А.Г., Давлетшин Ф.Ф. Расчет теоретической динамограммы дифференциального штангового насоса при добыче высоковязкой нефти // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2017. № 4. С. 41 - 47.

Сердюк В.И. Исследование температурного режима штангового насоса в условиях скважин // Тр. ВолгоградНИПИнефть. 1974. Вып. 22. С. 67 - 71.

Ямалиев В.У., Ишемгужин И.Е., Латыпов Б.М. Оценка силы трения плунжера о цилиндр штангового скважинного насоса при проектировании колонны штанг // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2017. Т. 19. № 1. C. 70 - 75.

Уразаков К.Р., Алексеев Ю.А., Галиуллин Т.С., Галиуллин М.Ф. Исследование эффективной вязкости водонефтяных эмульсий в зазоре плунжерной пары штангового насоса // Нефтяное хозяйство. 2002. № 10. С. 34 - 35.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2020-3-97-106

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 К. Р. Уразаков, Б. М. Латыпов, Р. В. Усманов, П. М. Тугунов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2020