УДК 622.276.054.22

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА ПОДБОРА РЕЖИМА РАБОТЫ УСШН

Зарубин Дмитрий Сергеевич
Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Аннотация
В рамках статьи рассматривается добывающий фонд скважин нефтяных месторождений Пермского края. Выявлено, что большая часть скважин эксплуатируется установками скважинных штанговых насосов. В данной работе приведен разработанный автоматический алгоритм подбора сочетания типоразмера насоса, длины хода полированного штока, числа двойных ходов для обеспечения требуемой теоретической подачи насоса. С помощью созданного алгоритма возможно не только оперативно решать практические задачи, но и использовать в ознакомительных и учебных целях.

Ключевые слова: автоматический алгоритм, режим работы, установка скважинного штангового насоса


DEVELOPMENT OF AUTOMATIC ALGORITHM SELECTION MODE SUCKER ROD PUMPS

Zarubin Dmitriy Sergeevich
Perm national research polytechnic university

Abstract
The article is considered a mining fund wells of oil fields of the Perm region. It was revealed that most of the wells are operated installations downhole rod pumps. This paper presents the development of the algorithm of the automatic selection of the combination of pump size, stroke length, polished rod, the number of double strokes to provide the required theoretical feed pump. With the help of an algorithm it is possible not only to quickly solve practical problems, but also used for educational and training purposes.

Keywords: automatic algorithm, installation of downhole sucker rod pump, working mode


Библиографическая ссылка на статью:
Зарубин Д.С. Разработка автоматического алгоритма подбора режима работы УСШН // Современная техника и технологии. 2016. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2016/10/10809 (дата обращения: 26.05.2017).

На нефтяном промысле Пермского края нефтяные добывающие скважины в основном эксплуатируются установками скважинных штанговых насосов (УСШН), установками электроцентробежных насосов (УЭЦН), установками электровинтовых насосов (УЭОВН), штанговыми винтовыми насосами (ШВН). Остальные способы эксплуатации в Пермском крае применяются реже.На рисунке 1 приведено распределение добывающих скважин Пермского края по способу их эксплуатации.


Рисунок 1. Распределение добывающих скважин по способу их эксплуатации

Анализируя рисунок 1 можно сделать вывод, что большая часть скважин (66%) в Пермском крае эксплуатируется установками скважинных штанговых насосов.

Подача установки скважинного штангового насоса может быть записана как:

,   (1)

ггде  – фактическая подача УСШН, м3/сут;  – теоретическая подача УСШН, м3/сут;  – коэффициент подачи. Анализируя выражение (1) можно сделать вывод, что возможно регулировать фактическую подачу,изменяя как коэффициент подачи, так и теоретическую подачу. Коэффициент подачи учитывает различие в длине хода плунжера насоса и устьевого штока, влияние газа на запаздывание открытия нагнетательного клапана насоса, степень заполнения цилиндра насоса, утечки в насосе и в НКТ, изменение объема нефти при изменении внешних условий. Аналитически коэффициент подачи можно записать в виде:

,  (2)

где  – коэффициент учитывающий потери подачи из-за утечек в НКТ;  – коэффициент потери подачи из-за изменения объема нефти при подъеме на поверхность;  – учитывает потери подачи из-за утечек в паре трения «цилиндр – плунжер»;  – коэффициент потерь подачи из-за различия в длине хода устьевого штока и плунжера насоса;  – коэффициент наполнения насоса.

Точный расчет коэффициента подачи является трудоемким процессом, поскольку требует большое количество достоверно измеренных параметров и характеристик. Также известные формулы определения составляющих коэффициента подачи справедливо для вертикальных скважин. На практике расчеты коэффициента подачи по выше приведенной формуле носят оценочный характер с целью выявления эффективности работы УСШН и наличия возможности ее повышения.

С другой стороны, одна и та же производительность УСШН может быть обеспечена разным сочетанием диаметра насоса, длины хода и частоты качаний. Ниже приведено выражение для определения теоретической подачи УСШН:

,   (3)

где  – теоретическая подача УСШН, м3/сут; 1440 – коэффициент перевода подачи насоса в суточную; F – площадь поперечного сечения плунжера, м2S – длина хода полированного штока, м;  n – число двойных ходов, ход/мин. 

С целью осуществления быстрого подбора режима работы УСШН разрабатывается автоматический алгоритм расчета теоретической подачи насоса [1,2]. Алгоритм позволяет как подобрать диаметр насоса, длину хода и число двойных ходов при заданной теоретической подаче насоса, так и определить ее, зная остальные параметры. В основе алгоритма заложена идеальная подача основных типов штанговых насосов согласно государственному стандарту, представленная в таблице 1, а также выражение 3 [3].

Таблица 1 – Идеальная подача плунжерного насоса при n =10

Условный диаметр насоса, мм

Идеальная подача, м3 /сут

Длина хода, м

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

2,5

3

3,5

4

4,5

27

7,4

9,9

12,3

14,8

17,3

206

24,7

28,8

32,9

37

32

10,4

13,8

17,25

20,8

24,2

28,9

34,7

40,5

46,2

52

38

14,7

19,55

24,4

29,38

34,2

40,9

49

57,2

65,2

73,5

44

19,7

26,2

32,7

39,4

45,9

54,8

65,7

76,6

87,6

98,5

50

25,44

33,8

42,2

50,8

59,2

70,7

84,7

98,8

113

127,1

57

33

43,9

54,8

66

76,9

91,7

110

128,4

146,7

165

60

40,3

53,5

66,8

80,5

93,8

111,9

134,2

156,6

179

201,3

70

47,5

63,1

78,8

95

110,7

132

153,3

184,8

211,1

237,5

95

91,7

122

152,2

183,4

213,7

255

305,7

356,7

407,6

458,5

На основании данных таблицы 1 вычислены площади поперечных сечений плунжеров основных типоразмеров штанговых насосов и использованы при расчетах в автоматическом алгоритме. На рисунке 1 приведено рабочее окно алгоритма автоматического подбора режима работы УСШН.

Рисунок 2. Рабочее окно (меню) алгоритма автоматического подбора режима работы УСШН

В первом пункте меню можно получить информацию о подаче интересуемого штангового насоса в виде таблицы, представленной на рисунке 2.

Рисунок 3. Подача насоса при известном условном диаметре

Во втором пункте меню возможно подобрать режим работы УСШН, указав интересующий диапазон теоретической подачи. На рисунке 3 изображено как реализован данный механизм в автоматическом алгоритме.

Рисунок 4.Подбор режима работы УСШН

Разработанный автоматический алгоритм позволит оперативно подбирать сочетание типоразмера насоса, длины хода полированного штока и числа двойных качаний. Алгоритм может использоваться и в учебных целях, так как не требует повышенных технических требований персональных компьютеров.


Библиографический список
  1. Мишкина А. С. Информационные технологии в управлении //Москва. – 2015.
  2. ГОСТ Р 51896-2002 Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования.
  3. Валовский В. М., Валовский К. В., Басос Г.Ю., и др. Эксплуатация скважин установками штанговых насосов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений//НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО, 2016.


Все статьи автора «Зарубин Дмитрий Сергеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: