Исследование влияния компонентного состава резиновой подложки

Яхин Р.Р., Зубаиров С.Г.,
Салихов Т.И.


ООО «РН- БашНИПИнефть»

(ОГ ПАО «НК»Роснефть»), УГТНУ

В статье рассматривается одно из решений проблемы уменьшения вибрационных процессов и их негативного влияния на работоспособность установок электроприводных центробежных насосов путем включения в их компоновку модуль динамического гасителя колебаний с подложкой, выполненной из резины и подбором компонентного состава резиновой смеси для подложки с учетом реальных промысловых условий эксплуатаций. В результате экспериментальных исследований установлена и количественно оценена степень влияния относительного содержания технического углерода в резиновой смеси, из которой выполнена подложка, на характеристики динамического гасителя колебаний.
Проблемы при эксплуатации установок электроприводных центробежных насосов
До 80 процентов добычи нефти в Российской Федерации реализуется с помощью УЭЦН благодаря их технико- технологическим преимуществам перед другими установками механизированной добычи. В связи с усложняющимися условиями их эксплуатации увеличение продолжительности межремонтных периодов скважин с УЭЦН требует адаптации к ним всего оборудования.
Преимущественное применение модульных УЭЦН выявило проблему падения («полетов») отдельных модулей или всех одновременно на забой скважины, что является следствием вибрационных и ударных нагрузок. При этом, хотя число «полетов» в настоящее время удалось существенно снизить, но трудоемкость ликвидации таких аварий сохраняет актуальность решения проблемы ещё большего снижения, вплоть до полной ликвидации, вероятности полетов. Основными причинами возникновения колебаний можно назвать: разбалансирование в процессе эксплуатации модулей насоса и электродвигателя, износ в лопастях рабочих колес, перебои электрического питания, производственные дефекты, а также применение УЭЦН в скважинах с высоким газовым фактором [1]. В частности, на некоторых месторождениях Западной Сибири и Урало-Поволжья на отказ в виде «полетов» погружного оборудования приходится до 30 % от общего числа аварий [2].
Работы по ликвидации таких аварий с последующим выводом скважин на установившийся режим требуют привлечения бригад текущего и капитального ремонта и являются трудоемкими и длительными.
Предлагаемые пути решения проблемы
Одним из вариантов решения проблемы повышения работоспособности УЭЦН является установка в её компоновку модуля динамического гасителя колебаний с подложкой выполненной из резины [3] и подбор компонентного состава резиновой смеси для подложки с учетом реальных промысловых условий эксплуатаций.
Конструкция динамического гасителя показана на рисунке 1.
Рис. 1. Конструкция динамического гасителя колебаний: 1 — корпус динамического гасителя; 2 — продольные окна корпуса; 3 — опорный рычаг;
4 — подложка эластичная;
5 — дифференциальный полый поршень; 6 — обсадная колонна

Конструктивное исполнение детали подложки показано на рисунке 2.
Рис. 2. Конструктивное исполнение детали подложки

Для объективной оценки влияния компонентного состава резиновой подложки на демпфирующие характеристики динамического гасителя колебаний был использован его полноразмерный модуль [3], а в качестве материала подложки (рисунок 2) были применены смеси, доказавшие хорошую работоспособность в агрессивных средах при высоких температурах в устройствах других функциональных назначениях. В качестве таких смесей были использованы следующие: Г- 9304 и Р- 26У с рабочим диапазоном температур от -45 до +150 °С, Дх-23
от -30 до +100 °С. При этом смесь Р-26У содержит 39 % каучука и 48 % техуглерода; смесь Дх- 23 (смесь БНКС-40 и БНКС-28), содержащие каучук, соответственно, 13, 39 и 37% техуглерода; Г-9304 – каучука Therban 56 %, техуглерода 29 %. Техуглерод добавляют в резиновую смесь перед вулканизацией в качестве армирующего наполнителя, улучшающего эксплуатационные свойства готового изделия. В частности, увеличивается его прочность и износоустойчивость.
Для определения динамического модуля упругости рассматриваемых резиновых смесей были проведены исследования в режиме заданной гармонической деформации в диапазоне частот от 0 до 50 Гц, т.е. в диапазоне частот, соответствующем эксплуатационным условиям [4–6] c применением методики по ГОСТ 23326-78 [7]. Полученные результаты показаны на рисунке 3.
Рис. 3. Результаты динамических испытаний резиновых смесей

Из результатов на рисунке 3 видно, что с увеличением содержания технического углерода в резиновой смеси ее динамический модуль упругости растет.
Для исследования демпфирующих свойств полноразмерной модели динамического гасителя колебаний с подложкой, изготовленной из резиновых смесей с разным содержанием сажи, был разработан и изготовлен вибростенд [8]. Испытания проводились в диапазоне возмущающих частот от 13,5 до 50 Гц. Замер среднеквадратичных значений (СКЗ) виброскорости от частоты для трех искусственно созданных дисбалансов (1 500 г·мм, 2 720 г·мм, 3 940 г·мм) был осуществлен с помощью виброанализатора «Корсар++»[9]. Результаты испытаний при вынужденной частоте 50 Гц (наиболее близкой к рабочей частоте погружного агрегата) показаны на рисунке 4.
Рис. 4. Результаты испытаний динамического гасителя колебаний на вибростенде

Результаты испытаний динамического гасителя колебаний показали:
• с увеличением искусственного дисбаланса величина вибрации увеличивается;
• увеличение технического углерода в компонентном составе резиновой смеси приводит к снижению демпфирующих свойств изготовленного из нее гасителя колебаний.
Яхин Р.Р., Зубаиров С.Г., Салиховт Т.И.

ООО «РН- БашНИПИнефть» (ОГ ПАО «НК»Роснефть»), Уфа, Россия; Уфимский государственный технический нефтяной университет, Уфа, Россия

yahinrr@bnipi.rosneft.ru
В качестве испытаний использована информация о компонентном составе резиновых смесей и результаты испытаний, метод: динамический метод испытания резин по ГОСТ 23326- 78
установка электроцентробежная насосная, дифференциальный поршень, обсадная труба, испытательный стенд, динамический модуль упругости, резиновая смесь, вибрационное испытание
Яхин Р.Р., Зубаиров С.Г., Салихов Т.И. Исследование влияния компонентного состава резиновой подложки на динамические характеристики демпфера УЭЦН // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 8. C. 98–100. DOI: 10.24412/2076-6785-2024-8-98-100
12.11.2024
УДК 621.811.1
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-8-98-100
Рекомендуемые статьи
Добыча
Снижение негативного влияния газа при ОРД
В статье приведены возможные проблемы и технические решения, связанные с отводом газа из подпакерной зоны при ОРЭ пластов
Добыча
Гидродинамическая модель верхнеюрских отложений
В данной работе описаны подходы к построению геолого-гидродинамической модели сложнопостроенных верхнеюрских отложений
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88
office@runeft.ru