МЕТОДЫ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ НА УСТЬЕ ШТАНГОВЫХ УСТАНОВОК

А. Н. Зотов, Э. О. Тимашев, К. Р. Уразаков

Аннотация


В работе рассмотрены методы гашения колебаний давления в выкидной линии скважин, возникающих при работе скважинных штанговых насосов за счет устьевых компенсаторов давления с разными силовыми характеристиками. В качестве устьевых ком- пенсаторов рассмотрены известные современные пневмокомпенса- торы (диафрагменные и поршневые) и компенсаторы, имеющие силовую характеристику с квазинулевой жесткостью. Диафраг- менные и поршневые и пневмокомпенсаторы представляют собой фактически пневмопружины, имеющие соответствующие силовые характеристики. У диафрагменного пневмокомпенсатора на его силовую характеристику влияет то, что при определенном смеще- нии диафрагмы происходит ее «перескок». Это может вызывать нежелательные эффекты при работе диафрагменного пневмоком- пенсатора. Для поршневого пневмокомпенсатора предложена мате- матическая модель. Численно решено дифференциальное уравнение, описывающее дви- жение поршня пневмокомпенсатора. Проведен расчет коэффициента пульсации устьевого поршневого пневмокомпенсатора с учетом динамики его работы. Определена область применения пневмоком- пенсаторов. Анализ разработанной математической модели показал, что коэффициент пульсации давления, рассчитанный по известной методике, может иметь заниженное значение - до 50 %. Представлен вариант принципиально новой схемы компенсатора, имеющего силовую характеристику с рабочим участком квазинуле- вой жесткости. Предложенный компенсатор с квазинулевой жестко- стью представляет собой пневмопружину, перемещающуюся между направляющими расчетной формы. Форма направляющих рассчи- тывается таким образом, чтобы восстанавливающая сила компенса- тора была постоянной и равной заданной величине, определяемой средним давлением на устье скважины. При этом коэффициент пульсации давления будет близок нулю, чего невозможно добиться при помощи известных пневмокомпенсаторов.

Ключевые слова


штанговая скважинная насосная установка;колебания давления;устьевой пневмокомпенсатор;системы с квазинулевой жесткостью;коэффициент пульсации давления;sucker-rod pumping unit;pressure pulsation;wellhead pneumatic compensator;systems with quasi-zero stiffness;pressure pulsation coefficient;

Полный текст:

PDF

Литература


Уразаков К.Р., Тимашев Э.О., Тухватуллин Р.С. Устьевой пневмокомпенсатор штанговой скважинной насосной установки // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 12. С. 60-64

Уразаков К.Р. Эксплуатация наклонно направ- ленных насосных скважин. М.: Недра, 1993. 169 с

Бахтизин Р.Н., Уразаков К.Р., Ризванов Р.Р. Новая конструкция насосной штанги // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. № 4. С. 66 - 73

Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы. М.: Недра, 1988. 501 с

Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчи- вость, колебания: справочник: в 3 т. М.: Машиностроение, 1968. Т. 3: 567 с

Зиякаев Г.Р. Гидромашины и компрессоры: учеб. пособие / Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического универси- тета, 2016. 142 с

Пановко Я.Г. Основы прикладной теории коле- баний и удара. Л.: Политехника, 1990. 272 с

Алабужев П.М. Виброзащитные системы с ква- зинулевой жесткостью. Л.: Машиностроение, 1986. 96 с

Carrella A., Brennan M.J., Waters T.P. Optimization of a Quasi-Zero-Stiffness Isolator // J. Mech. Sci. Technol. 2007. No. 21. P. 946 - 949

Carrella A., Brennan M.J., Waters T.P., Lopes V. Force and Displacement Transmissibility of a Nonlinear Isolator with High-Static-Low-Dynamic-Stiffness // Int. J. Mech. Sci. 2012. No. 55. P. 22 - 29

Sun X., Xu J., Jing X. Beneficial Performance of a Quasi-Zero-Stiffness Vibration Isolator with Time-Delayed Active Control // Int J Mech Sci. 2014. No. 82. P. 32 - 40

Zhu T., Cazzolato B., Robertson W., Zander A. Vibration Isolation Using Six Degree-of-Freedom Quasi- Zero Stiffness Magnetic Levitation // J. Sound Vib. 2015. No. 358. P. 48 - 73

Зотов А.Н. Systems with Quasi-Zero-Stiffness Characteristic // Proceedings. IPACS Open Access Electronic Library, OPEN LIBRARY, 6th EUROMECH Nonlinear Dynamics Conference, ENOC 2008

Валеев А.Р., Зотов А.Н., Зубкова О.Е., Ризва- нов Р.Г., Свиридов М.В. Системы с квазинулевой жест- костью восстанавливающей силой // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2017. № 5. C. 130 - 136




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2018-6-56-64

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 А. Н. Зотов, Э. О. Тимашев, К. Р. Уразаков

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

УФА, УГНТУ, 2017