2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 12 2.1 Изучение принципа работы скважинного штангового насоса 12
НПИ «Учебная техника и технологии »ЮУрГУ
ООО НПП «Учтех- Профи»
ОКП 96 6719
Стенд учебный НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01
«Модель штанговой насосной установки»
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01.00.000.00 ПЗ
Челябинск-2012
Содержание
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 3
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 12 2.1 Изучение принципа работы скважинного штангового насоса 12
2.2 Определение производительности скважинного штангового насоса в зависимости от частоты вращения вала приводного двигателя, расчет теоретической производительности, определение объемного КПД насоса 14
2.3 Определение мощностных характеристик приводного давления 20
2.4 Снятие индикаторной диаграммы скважинного насоса и сравнение ее с теоретической 24
2.5 Определение нагрузок на механизм привода в зависимости от уровней давления в «скважине» и в «потребителе» 26
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Лабораторные работы проводятся в соответствии с данными методическими материалами и руководством по эксплуатации НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01 РЭ.
Схема стенда НФТ-МШНМУ-010-5ЛР-01 представлена на рисунке 1. расшифровку обозначений смотри в табл. 1.
Таблица .1.
Состав стенда НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01
| Обозначение | Наименование | Позиция (см. Руководство по экспл.) |
| Б1 | Бак | 1 |
| ЕМ1 | Мерная емкость потребитель (W=2,0л) | 2 |
| ПН | Привод штангового насоса(качалка) | 3 |
| ШН | Модель штангового насоса | 4 |
| Н1 | Вспомогательный насос | 5 |
| ЭД1 | Электродвигатель привода качалки | 6 |
| ТД | Тензодатчик | 7 |
| К1 | Компрессор | 9 |
| КР1 | Редукционный клапан | 9.1 |
| КР2 | Редукционный клапан | 9.2 |
| МН1 | Манометр | 9.3 |
| ЗД1 | Электромагнитная задвижка | 10.1 |
| З1 | Задвижка вспомогательного насоса прямая | 11.1 |
| З2 | Задвижка переливная | 11.2 |
| З3 | Задвижка линии потребителя | 11.3 |
| З4 | Задвижка сливная | 11.4 |
| КШ1 | Кран шаровой | 12 |
| КШ2 | Кран шаровой | 12.1 |
| Ф1 | Фильтр | 12.2 |
| ДД1 | Датчик давления в пласте | - |
| ДД2 | Датчик давления в напорной линии | - |
| ДД3 | Давление во всасывающей камере | - |
| ДД4 | Давление в потребителе (емкости) | - |
| - | Кнопка управления секундомера | 16 |
| ГЗ | Горловина заливная | 20 |
| КП1 | Клапан предохранительный | 21 |
| Р1 | Ресивер 10 л | 23 |
| Р2 | Ресивер пневмо цилиндров 3 л | 24 |
Рис .1. Схема учебного стенда «Модель штанговой насосной установки»
(НФТ-МШНУ-010-5ЛР-01).
Стенд позволяет изучать способ подъема нефти из скважины штанговым насосом , исследовать характеристики данного аппарата , и экспериментально определять нагрузки на привод насоса.
Схема стенда приведена рис.1.
Жидкость (вода), которая перекачивается штанговым насосом, нагнетается в резервуар , имитирующий скважинное пространство НКТ центробежным насосом Н1 по соединительным трубопроводом из бака Б1.
Для регулировки уровня давления в скважине служат задвижки З1 и З2.
Всасывающем трубопроводом центробежный насос Н1, через шаровый кран КШ1 и фильтр Ф1 соединен с баком Б1.
Информационно-измерительная система стенда позволяет определять давления в точках системы и расходы жидкости в напорной линии штангового насоса.
давление в скважине измеряется при помощи- датчика давления ДД1 (КПа).
давление на выходе штангового насоса (в линии потребителя) измеряется датчиком давления ДД2 (КПа).
давление во всасывающей камере штангового насоса измеряется датчиком давления ДД3 (КПа).
давление в потребителе (емкости) измеряется датчиком давления ДД4 (КПа).
Емкость-потребитель 2 (ЕМ1) выполняет функции мерного сосуда для измерения расхода жидкости , а также функции пневмогидравлического аккумулятора для демпфирования пульсации подачи поршневого штангового насоса.
При помощи мерной емкости ЕМ1 расходы жидкости измеряются объемным способом , время наполнения емкости может определяться при помощи электронного секундомера по показаниям поплавковых датчиков; также расход жидкости может быть определен при помощи визуального замера объема по шкале расположенной на мерной емкости и времени наполнения обычным, запускаемым вручную, секундомером.
Секундомер с ручным управлением предназначен для замера времени наполнения контрольного отсека, показания секундомера отображаются на табло (сек).
Отсчет времени на табло ручного секундомера запускается и прекращается нажатиями кнопками 16 (см. руководство по эксплуатации).
Возможен замер расхода в ручном режиме: переключением тумблера 17.8 (рис. 3) закрывается электромагнитная задвижка ЗД1, после того, как набирается некоторое количество жидкости , включается секундомер в верхней мертвой точке штангового насоса нажатием и удержанием кнопки. После набора дополнительного объема жидкости W секундомер останавливается (отпустить кнопку) также в верхней мертвой точке насоса. После чего следует открыть электромагнитную задвижку ЗД1. Показания сохраняются на табло для начала следующего измерения. При достижении уровня жидкости выше максимального , срабатывает датчик уровня , в результате чего задвижка ЗД1 открывается автоматически.
Для повышения точности измерений рекомендуется определять расход при помощи программы измерений «Штанговый насос».
В автоматическом режиме (тумблер 17.19 в левом положении) замеры осуществляются следующим образом: при уровне жидкости в мерной емкости-потребителе между верхним и нижним поплавковыми датчиками переключением тумблера 17.8 открывается электромагнитная задвижка ЗД1. Уровень жидкости в мерной емкости в результате этого понизится , при срабатывании нижнего поплавкового датчика ЗД1 автоматически закрывается, начинается отсчет времени. При срабатывании верхнего датчика отсчет времени заканчивается, электромагнитные задвижки вновь открываются. Объем жидкости W в этом случае фиксирован и равен 2,0 л. Перед новым измерением следует обнулить значение времени на табло 17.5 кнопкой 17.18.
Результаты измерений также могут просматриваться и быть представлены в виде различных графических зависимости при помощи специальной программы для сбора и обработки данных «Штанговый насос», установленной на ПЭВМ (ноутбук), входящий в комплект поставки.
Ноутбук подключается к плате АЦП, входящей в состав блока управления 17 при помощи USB кабеля.
Вид интерфейса программы сбора и обработки данных «Штанговый насос» приведен на рис.2.
При помощи данной программы можно отслеживать изменение выбранных параметров в течении одного цикла (двойного хода поршня) , а также определять средний расход за 10 циклов.
Окно «Данные по оси абсцисс» предназначено для выбора координаты Х графика, возможны варианты: 1. объем рабочей камеры см³; 2. ход поршня мм; 3.продолжительность цикла.
Окно «Данные по оси ординат» позволяет выбрать данные из спика:
1.давление в скважине, КПа
2.давление в потребителе, КПа
3.давление на выходе насоса, КПа
4.давление в рабочей камере, КПа
5.момент на приводе, Нм
6.частота вращения электродвигателя, об/ мин
7.мощность потребляемая, Вт
8.изгибающий момент, Нм
В правой верхней части окна представлена таблица с осредненными по продолжительности цикла параметрами.
В правой нижней части окна расположено после определения расхода через мерную емкость ЕМ1. Для измерения необходимо переключением тумблера 17.8 сбросить уровень жидкости в емкости так, чтобы датчик нижнего поплавка не срабатывал, затем снова переключить тумблер 17.8 в положение «Закрыто». В программе нажать «Измерить расход за 10 циклов».
После достижения насосом нижней мертвой точки начинается измерение расхода за 10 циклов, после чего в соответствующим поле будет показан результат. Следует обратить внимание, что измерение начинается только при опущенном нижнем поплавке.
Рис. 2. Интерфейс программы сбора и обработки данных «штанговый насос»