Измерительно-испытательный комплекс для испытаний клапанов

Сегодня стендовые испытания клапанов проводятся только с целью определения их герметичности и совершенно не преследуют целей выявления других эксплуатационных характеристик, например, таких как гидравлическое сопротивление, долговечность, стойкость к неблагоприятным скважинным условиям. В итоге у разработчиков нового оборудования и специалистов эксплуатирующих организаций отсутствуют инструменты, позволяющие провести сравнительный анализ использования того или иного клапанного механизма, и, в конечном итоге, его экономическую эффективность.

До настоящего времени практически не уделялось внимания исследованиям, направленным на оптимизацию эксплуатационных характеристик составных частей глубинного насосного оборудования, предназначенного для нефтедобычи. Это относится и к клапанам для штанговых глубинных насосов (ШГН), в которых они выполняют главенствующую роль, и к обратным клапанам электроцентробежных насосов (ЭЦН), где они призваны предотвращать слив скважинной жидкости из насосно-компрессорной трубы (НКТ) при остановках в работе насоса.

Все это говорит о важности и своевременности создания измерительно-испытательного комплекса для оценки энергоэффективности и ресурса современных клапанов для нефтедобывающих насосов.

Промысловые испытания золотниковых клапанов показывают значительные преимущества по сравнению с существующими шаровыми клапанами, например максимальная наработка на отказ составила уже 1600 суток и выше, появилась возможность использования нефтедобывающего оборудования при наклоне до 90°, увеличен коэффициент подачи для ШГН ~ 30 %. В целях демонстрации и проверки заявленных преимуществ золотниковых клапанов по сравнению с шаровыми, а также для изучения возможных модернизаций золотниковых клапанов для работы в наиболее осложненных условиях эксплуатации, разработаны технические решения создания измерительно-испытательного комплекса (ИИК) для оценки энергоэффективности и ресурса современных клапанов применяемых в нефтедобывающих насосах.

 

Обоснование создания измерительно-испытательного комплекса.

От качества функционирования клапанных узлов насосов зависит технико-экономические показатели работы насосных установок и эксплуатации скважины в целом. Анализ работы скважин, оборудованных ШГН показывает, что основными причинами дефекта работы шариковых клапанов являются:

Создание измерительно-испытательного комплекса направлено на устранение описанных выше дефектов в клапанах новой конструкции, путем измерения критических параметров и внесение доработок устраняющих или минимизирующих дефекты. Этап стендовой отработки является одним из наиболее значимых в процессе создания любого технически сложного изделия. Принципиальная необходимость создания ИИК определяется высоким уровнем ответственности для принятия управленческих решений о модернизации нефтедобывающего оборудования и связанных с этим качественных и количественных рисков.

 

Возможные потери определяются следующими обстоятельствами:

Отработка параметров клапанов на ИИК позволит свести к минимуму потери в добыче нефти и расходы на ремонтные мероприятия по причине неисправности клапанов. Характеристики надежности работы клапанов должны быть значительно выше надежности работы погружного насосного оборудования типа УШГН или УЭЦН в целом.

Основными параметрами клапана, подлежащими проверке и контролю в процессе стендовых испытаний являются:

В результате стендовых испытаний определяются:

Основным свойством клапана, определяющим эффективность подъема пластовой жидкости из скважины на поверхность, является герметичность его закрытия. Испытанию на герметичность должны быть подвергнуты каждый из изготавливаемых клапанов. Отсутствие утечек пластовой жидкости при этих испытаниях является свидетельством качества изготовления клапана, сопряжения основных трущихся поверхностей – золотника и седла, а также качества процесса нанесения защитного алмазно-кластерного покрытия.

Измерительно-испытательный комплекс состоит из:

ИИК обеспечивает проведение следующего комплекса работ:

ИИК обеспечивает имитацию условий эксплуатации клапанов путем моделирования следующих параметров среды:

 

ИИК реализован по 2-х контурной схеме. Рабочий контур ИИК включает две независимые испытательные линии, что позволяет более полно использовать ресурс элементов управляющего контура и ускорить процесс стендовых испытаний.