Стендовые исследования гидродинамических генераторов колебаний.

В данном разделе приводятся результаты осуществленных авторами стендовых испытаний ряда конструкций генераторов колебаний, проходивших в различное время стадию ОПР. Ис­пытания проводились на промысловых стендах с инструмен­тальными замерами спектрально-амплитудных параметров ге­нерируемых колебаний в условиях, приближенных к реальным скважинным.

Два промысловых стенда были собраны на устьевой пло­щадке нагнетательной скв. 6066 НГДУ "Чекмагушнефть" АНК "Башнефть". Данная скважина была выбрана из-за ее сущест­венной приемистости (рабочий режим - 1800 м³/сут при дав­лении на устье 8,5 МПа), наличия индивидуального расходо­мера на КНС и незначительного влияния смежных нагнета­тельных скважин на установление давления в водоводе (при закрытии скв. 6066 давление в водоводе поднималось до 14,7 МПа). Это позволяло имитировать реальные условия при ра-

боте генераторов колебаний, проводить испытания при боль­ших расходах воды (до 2000 м /сут) и перепадах давления на стенде (более 10 МПа), при этом практически отсутствовали фоновые помехи. Учитывалось также наличие электроснабже­ния (близость добывающих скважин) и подачи пресной воды, что давало возможность проводить предварительное визуаль­ное тестирование работоспособности конструкций генераторов сначала на поверхности с выбросом воды в обваловку.

Первый стенд - макет скважины, изготовленный из отрезка обсадной трубы, устанавливался в шурфе в 10 м от скважины и гидравлически связывался с ней и водоводом с помощью быстросъемных манифольдовых линий. Данный стенд позво­лял без привлечения бригад КРС осуществлять монтажные работы и замену исследуемых генераторов колебаний.

Другой стенд - скважинный макет забоя с интервалом пер­форации позволял максимально имитировать реальные усло­вия обработок скважины при работе гидродинамических гене­раторов. Схема этого стенда представлена на рис. 7.1.1.

Стенд состоит из корпуса 1 (обсадная 219-мм труба) с пере­водной колонной катушкой 2, установленной на колонном фланце скважины 3, перфорированной трубы 4 (обсадная 146-мм труба), к которой с помощью переводной муфты подсое­динены 89-мм НКТ 5 с заглушкой 6. К планшайбе 7 с входным патрубком на 73-мм НКТ крепится гидродинамический гене­ратор (ГДГ) 8. Для преобразования колебаний давления в электрический сигнал служат пьезоэлектрические (типов ЛХ-610, ЛХ-601) и тензорезистивные (типов ПДМТ-25 и Д-16) датчики изменения давления 14, установленные в различных точках стенда. Сигналы с датчиков регистрируются с помо­щью запоминающего осциллографа 15 типа С8-11, светолуче-вого шлейфового осциллографа 20 типа 4043.1 с записью на самопроявляющуюся фотобумагу, а также анализатора спектра 16 типа СК4-56, информация с которого записывается на гра­фопостроителе 17 типа Н306. Преобразование сигналов с дат­чиков и согласование с входными целями светолучевого ос­циллографа осуществляется с помощью усилителя 18 типа У2-8 и тензометрической измерительной системы 19 типа СИИТ-3. Кроме того, производится запись сигналов с целью демон-

Рис 7.1.1. Схема промыслового стенда для исследования гидродинамических генераторов упругих колебаний на площадке скважины:

1 — корпус; 2 — переводная колонная катушка; 3 — скважина; 4 — перфорированная труба; 5 — насосно-компрессорные трубы; 6 — заглушка; 7 — планшайба; 8 — ГДГ; 9 — быстросъемные трубы; 10 - водовод; 11 - диафрагма; 12 - дифманометр; 13 - вто­ричный прибор; 14 — датчики колебаний давления; 15 — запоминающий осциллограф; 16 — анализатор спектра; 17 — графопостроитель; 18 — усилитель измерительный; 19 — тензомегрическая измерительная система; 20 — све-

толучевой осциллограф; 21 — коммутатор; 22 — согласующий усилитель

страции работы генераторов и дальнейшей расшифровки сиг­налов от датчиков в лабораторных условиях. Потери напора (перепад давления), создаваемые генераторами волн, оценива­ются по показаниям манометров, а также с помощью тензоре-зистивных датчиков давления.

Между напорным водоводом 10 и соединительной трубой 9 устанавливается диафрагма 11 с дифманометром 12 типа ДМ3583, и по вторичному прибору 13 типа КСД-3 определяет­ся расход жидкости через генератор, который задается путем регулирования задвижки на напорном водоводе. Погрешность измерения расхода составляет 15 %.

При исследованиях генераторов колебаний сигналы с дат­чиков записывались на фотобумагу в светолучевом осцилло­графе и по масштабу записи расшифровывалась амплитуда колебаний давления, погрешность определения которой с уче­том приборных и методических ошибок не превышала 15 %. С помощью анализатора спектра СК4-56 и графопостроителя Н306 производилась запись спектрограмм сигналов от датчи­ков и определялись спектральные составляющие и домини­рующая частота (или область частот) работы генераторов волн давления. Использование усилителя У2-8 (или вольтметра ти­па ВЗ-48) и тарировочного низкочастотного вибратора ГК-2 конструкции БашНИПИнефти позволило измерять средне­квадратичное давление, развиваемое генераторами в обсадной трубе. Специально разработанный усилитель-нормализатор позволял упростить тарировку датчиков и получать с одного тензорезистивного датчика одновременно информацию о ста­тическом и динамическом давлениях.

Макет забоя с перфорационными отверстиями позволял приблизиться к реальным условиям при работе генераторов, оценивать ослабление амплитуды колебаний давления на пер­форационных отверстиях в обсадной колонне, а при использо­вании специального зонда оценивать соотношение амплитуд давления в зависимости от частоты колебаний перед и за пер­форационным каналом и распределение волнового поля внут­ри обсадной колонны. Кроме того, установка на соответст­вующей глубине заглушки 6, имитирующей дно скважины, по­зволяла исследовать возможность и условия создания резонанс­ных режимов на забое скважины.

Другой областью применения скважинного стенда может быть исследование эффективности очистки в поле упругих ко­лебаний перфорационных каналов от пластовых загрязнений с

использованием специальных кернодержателей, позволяющих вводить образцы пористой среды в стенд через корпус, вплот­ную к перфорационным отверстиям.

Измерения параметров генераторов колебаний производили при расходах жидкости до 1200 м³/сут и давлениях нагнетания до 14,6 МПа. Расход устанавливали в зависимости от типа ге­нератора в соответствии с рекомендациями авторов, а также на 100 м³/сут ниже и выше рекомендуемого. Определялись также параметры при максимально возможном на данном стенде расходе, т.е. при полностью открытых задвижках, когда рас­ход штуцировался лишь на гидродинамическом генераторе.

Еще один промысловый стенд был собран на промысловом полигоне НПО "Союзнефтеотдача", находящемся вблизи кус­товой насосной станции НГДУ "Уфанефть" АНК "Башнефть", от которой к стенду был проложен водовод высокого давления и выкидная линия, подключенная к системе канализации КНС. Схема стенда приведена на рис. 7.1.2.

Стенд состоял из макета скважины, водоводных и мани-фольдовых линий, системы задвижек и контрольно-изме­рительной аппаратуры. Макет 1 был изготовлен из отрезка 146-мм обсадной трубы длиной 2,5 м с фланцами и нижней заглушкой и установлен в шурфе внутри помещения полигона. Благодаря системе задвижек, установленных как в КНС, так и внутри полигона на водоводе и выкидной линии, имелась воз­можность создавать условия, достаточно приближенные к ре­альным условиям скважинных обработок, - проводить испы­тания в широком диапазоне расходов (до 3000 м³/сут) и давле­ний (до 14 МПа), в условиях отсутствия фоновых помех, соз­даваемых, например, поршневыми насосными агрегатами.

В макете 1 устанавливали исследуемый генератор колеба­ний 2, расход через который регулировали с помощью задви­жек 3, 4 и 5. В напорном водоводе была установлена диафраг­ма 7, с помощью дифманометра 8 типа "Сапфир-22Д" с блоком БИК-1, преобразователем 9 и самописцем 10 типа КСУ-2 заме­ряли расход воды через генератор. Для сглаживания пульса­ций давления в напорной линии был предусмотрен колоколь­ный компенсатор 6. Потери напора на генераторе оценивали по показаниям манометров 11, 12, а также по сигналам с тен-зорезистивных датчиков давления 13 типа ПДМТ-60. В каче­стве преобразователей колебаний давления служили также пьезоэлектрические датчики 14 типа ЛХ-601. Тензорезистив-ные датчики были подключены к тензоусилителю-

21

—

22

#

'////////////////Л

Рис. 7.1.2. Стенд для испытания гидродинамических генераторов упругих ко­лебаний на полигоне КНС

нормализатору 15, а пьезоэлектрические - к измерителю 16 типа ВШВ-003. Сигналы с датчиков регистрировали с помо­щью запоминающего осциллографа 20 типа С8-17, а также светолучевого осциллографа 19 типа Н071 с усилителем 17 типа У7-5. Частотный анализ сигналов осуществляли анализа­тором спектра 21 типа СК4-56, запись производили с помощью графопостроителя 22 типа Н307. Переключение линий осуще­ствляли с помощью коммутатора 18.

Для испытания и определения рабочих параметров разрабо­танных авторами новых генераторов типа ГД2В на базе НГДУ "Елховнефть" АО "Татнефть" был собран горизонтальный промысловый стенд, позволяющий осуществлять замеры с ис­пользованием современной компьютерной техники и преобра-

зователей сигналов. Макетная гидравлическая схема стенда аналогична вышеописанным. Сигналы с пьезо- и тензодатчи-ков соответственно через согласующий усилитель-повторитель и тензоусилитель-нормализатор поступают на многоканальное устройство ввода аналоговых сигналов и счи-тываются в портативный компьютер (ноутбук), где обрабаты­ваются по специальной компьютерной программе, в режиме которой ноутбук выполняет роль одновременно измерителя сигналов, запоминающего осциллографа, анализатора спектра и накопителя информации на жестком диске. Вся информация сохраняется в памяти компьютера и доступна для осуществле­ния последующего более детального анализа и наглядной ви­зуализации непосредственно на мониторе компьютера или подсоединенном к нему принтере.

Результаты исследований различных гидродинамических генераторов колебаний давления представлены в табл. 7.1.1. На рис. 7.1.3 показаны спектрограммы и осциллограммы сиг­налов с датчиков колебаний давления при работе генераторов различных типов. Основываясь на этих данных, результатах наблюдений за их работой и их техническом состоянии после испытаний, был проведен анализ возможностей исследован­ных конструкций генераторов и перспективности их использо­вания.