Medidas de monitoreo de la pantalla de energía
El desarrollo superficial de metano de yacimientos de carbón es un proceso a largo plazo con el fin de reducir el impacto de la producción de carbón pulverizado en la producción sostenible y eficiente de metano de yacimientos de carbón, y reducir las paradas accidentales de la producción subterránea causadas por el. acumulación de carbón pulverizado, es necesario llevar a cabo una gestión precisa del drenaje e inspecciones diarias durante la producción del pozo de gas para minimizar el impacto negativo de la producción de carbón pulverizado en la eficiencia de la producción. De acuerdo con las características de drenaje superficial del metano de las capas de carbón en el bloque Hancheng, se debe realizar una serie de registros de datos e inspecciones del estado del drenaje durante la inspección diaria de los pozos de metano de las capas de carbón. Esto incluye medir la profundidad dinámica del nivel de líquido y la presión de la carcasa del anillo de la carcasa de aceite, la corriente de las carreras superior e inferior de la unidad de bombeo, la producción diaria de agua, la producción diaria de gas, la condición del líquido descargado que contiene carbón pulverizado, y el seguimiento del cuadro dinamométrico de la unidad de bombeo.
Según una gran cantidad de experiencia en producción, la producción de carbón pulverizado generalmente tiene ciertas características predictivas en el drenaje y producción de pozos de metano en lechos de carbón, que se reflejan en cambios en el volumen del líquido descargado y los valores actuales. de la carrera de subida y bajada cambios irregulares y fallo del sistema de drenaje, etc. Por tanto, la prevención de la producción de carbón pulverizado es tan importante como sus medidas de control. Para prevenir problemas antes de que ocurran y minimizar el daño causado por el carbón pulverizado, se deben tomar medidas preventivas razonables y efectivas en la producción de metano de lechos de carbón sobre el suelo para proporcionar una alerta temprana y luego tomar las medidas correspondientes para reducir o evitar. La producción de cada vez más metano de yacimientos de carbón pulverizado provoca la interrupción de la producción o incluso el cierre de los pozos de metano de yacimientos de carbón (Yao Zheng et al., 2015a).
Dado que el carbón pulverizado en el líquido de descarga se produce a partir del depósito de carbón, la unidad de bombeo eleva el agua de la veta de carbón (y/o el agua de formación adyacente) y la bomba de aceite la bombea automáticamente. a través del oleoducto Derivado de la migración de abajo hacia el suelo. Por lo tanto, el contenido de carbón pulverizado reflejado en el líquido de descarga superficial tiene una cierta histéresis, y su contenido no puede reflejar con precisión la intensidad del carbón pulverizado producido a partir del depósito de carbón. Al rastrear y monitorear el diagrama del dinamómetro de la unidad de bombeo, los valores actuales de la carrera ascendente y descendente, cuando el valor de carga del punto de suspensión del diagrama del dinamómetro cambia mucho, el gráfico de curva cerrada fluctúa mucho o la corriente cambia irregularmente, etc. Si se produce este fenómeno, es muy probable que indique la existencia de producción de carbón pulverizado. Por lo tanto, monitorear el diagrama del dinamómetro de la unidad de bombeo y analizar los cambios de valores actuales en las carreras superior e inferior de la unidad de bombeo son métodos de indicación de alerta temprana relativamente razonables y efectivos. A continuación se presenta el seguimiento del diagrama del dinamómetro.
El diagrama del dinamómetro es un gráfico de curva cerrada compuesto por la relación entre carga y desplazamiento (Hu Guangjie et al., 2008). La abscisa representa el desplazamiento (unidad: m), y la ordenada representa la carga. (unidad: N). El gráfico que refleja el cambio de la carga del punto de suspensión de la unidad de bombeo con su desplazamiento es el diagrama del dinamómetro de varilla pulida (Zhou Jide, 2005; Wen Hao et al., 2002 se refiere al diagrama de cambio de carga de varilla pulida del). unidad de bombeo durante una carrera de trabajo completa. Es una herramienta útil para inspeccionar la unidad de bombeo. Una de las formas efectivas de comprobar si el estado de funcionamiento de la bomba de aceite es estable y bueno (Figura 7-40, Figura 7-41).
Figura 7-40 Diagrama esquemático de la bomba de aceite
Como se muestra en la Tabla 7-5 y la Tabla 7-6, el diagrama del indicador de potencia tiene diferentes características de estado durante las etapas superior e inferior. carreras de la unidad de bombeo de aceite. Debido a la presencia de cargas inerciales en producción, la carrera unidireccional aumentará. La fuerza inercial descendente máxima existente en el punto muerto inferior A0 hace que la varilla de bombeo se extienda, por lo que se extiende la línea de proceso de succión de la carrera superior. La fuerza de inercia ascendente máxima existente en el punto muerto superior C0 acorta la varilla de bombeo, por lo que se alarga la línea de proceso de descarga de la carrera inferior. Debido a la vibración de la varilla de bombeo en el líquido del pozo, se producirán fluctuaciones a corto plazo después de la carga y descarga, y la amplitud seguirá disminuyendo (Wen Hao et al., 2002). Por lo tanto, el diagrama del dinamómetro en producción no tiene la forma teórica A0B0C0D0, sino un cuadrilátero irregular ABCD con líneas de carga extendidas y onduladas en la esquina superior izquierda y en la esquina inferior derecha (Figura 7-41).
Figura 7-41 Diagrama del dinamómetro teórico y diagrama del dinamómetro real
D: desplazamiento; Sp: carrera del émbolo; Spr: carrera de la varilla pulida; Lpr: posición de la varilla pulida; carga Plc - la gravedad de la columna de líquido sobre la bomba; Psr - la gravedad de la varilla de bombeo en el líquido
Tabla 7-5 Características de la etapa de carrera superior del diagrama del dinamómetro de la unidad de bombeo
Tabla 7-6 Características de la etapa de carrera inferior del diagrama del dinamómetro de la unidad de bombeo
Debido a la salida de carbón pulverizado, el tubo de malla de bobinado de alambre se bloqueará, lo que resultará en una salida de líquido insuficiente y la falla de la válvula provocará fugas y atascos en la bomba, etc. Por lo tanto, identificar y analizar las características de estos indicadores de energía es la base para una alerta temprana efectiva de la producción de carbón pulverizado.
(1) Suministro de líquido insuficiente: si no se llena el cilindro de la bomba con líquido, se producirá un drenaje deficiente del pozo de metano del lecho de carbón. La gran cantidad de carbón pulverizado que se producirá provocará un drenaje deficiente.
Debido a que el carbón pulverizado se adhiere a la superficie del tubo de malla enrollado, el agua de formación no puede ingresar suavemente a la bomba de aceite, lo que hace que el nivel de agua en el cilindro de la bomba disminuya. Por lo tanto, la carga puntual suspendida en la carrera inferior no se puede descargar. Normalmente sólo se puede descargar rápidamente cuando el pistón toca la superficie del agua. Cuanto más grave es el nivel insuficiente de llenado del cuerpo de agua en el barril de la bomba, más se mueve la línea de descarga hacia la izquierda, es decir, el proceso de cambio de D1 → D2 → D3 en la Figura 7-42. El diagrama dinamómetro de este tipo de falla tiene forma de “mango de cuchillo”. Cuanto mayor es el grado de mal drenaje, más retrasada es la línea de descarga, es decir, más larga es la “mango de cuchillo” (Zhou Jide, 2005; Wen). Hao et al., 2002; Yang Yang, 2008;
Sin embargo, cuando el ancla de aire no puede separar eficazmente el gas, parte del gas ingresará al cilindro de la bomba. La compresión y expansión del gas ocupará el espacio del cilindro de la bomba, lo que resultará en una reducción en la eficiencia de la bomba. La forma del diagrama del indicador de potencia también es como la forma de un "mango de cuchillo". A diferencia del efecto de doble histéresis de la carga ascendente y descendente causado por la influencia del gas, el drenaje deficiente causado por la producción de carbón pulverizado no afectará el proceso de carga ascendente. Por lo tanto, el análisis comparativo del estado de carga de la carrera ascendente puede identificar fallas de drenaje deficientes relacionadas con el carbón pulverizado.
Figura 7-42 Diagrama indicador cuando el suministro de líquido es insuficiente
La tasa de cobertura de carbón pulverizado en la superficie de la pantalla de alambre bobinado determina el área de paso de agua del alambre -criba enrollada y la bomba La altura de la superficie del agua en el cilindro determina la amplitud de histéresis de la línea de descarga de la carrera inferior en el diagrama del dinamómetro. Es decir, cuanto mayor es el área de cobertura, menor es la altura de la superficie del agua y más fuerte es. amplitud de histéresis. Existe una cierta correlación positiva entre los dos. Este libro define la distancia horizontal S de la línea de descarga que se mueve hacia la izquierda como la longitud del "mango del cuchillo" y la amplitud de retraso R de la línea de descarga como la relación entre S y A0D0. Según el valor R, la intensidad. El drenaje deficiente se divide en cuatro niveles, de ligero a pesado: nivel I (R≤ 25%), grado II (25%
(2) Fuga de la válvula de desplazamiento: la fuga de la válvula de natación afecta principalmente al estado de carrera superior del diagrama del dinamómetro. Durante la carrera ascendente, a medida que se levanta el émbolo, la presión dentro del cilindro de la bomba disminuye gradualmente. La alta presión de la columna de líquido en el extremo superior del émbolo obliga al líquido superior a ingresar al cilindro inferior de la bomba a través del espacio de fuga de la válvula de natación. La fuerza de elevación generada por el líquido ralentizará la carga de la carga puntual suspendida. . La fuerza de elevación disminuye relativamente a medida que el pistón se eleva más rápido, hasta que la velocidad ascendente del pistón es mayor que la resistencia a la fuga. Como se muestra en la Figura 7-43, cuanto mayor sea el ángulo θ de la desviación de la línea de carga, más fuerte será la contracción de la línea ascendente, lo que significa que más grave será el grado de fuga. Faltan las esquinas superior izquierda y superior derecha de este tipo de diagrama de falla y el arco de la línea de carga aumenta (Zhou Jide, 2005; Wen Hao et al., 2002; Zhang Nan, 2009).
Figura 7-43 Diagrama dinámico en el caso de fugas en la válvula de natación
La precipitación y cementación de polvo de carbón en la válvula causará fugas en la válvula y afectará el efecto de absorción/drenaje de agua de la bomba de aceite. El tamaño del ángulo de desviación θ entre la línea de carga/descarga del diagrama del dinamómetro y la línea de carga normal en una falla de fuga puede indicar la gravedad de este tipo de falla. Este libro toma el ángulo de desviación de la línea de carga θ como criterio y divide la intensidad de la falla por fuga en cuatro niveles, desde leve a severo: Nivel I (0°<θ≤10°), Nivel II (10°<θ≤20°), Nivel III (20° <θ≤30°), Nivel IV (θ>30°). Al monitorear el diagrama del dinamómetro, se puede encontrar el tamaño del ángulo incluido θ y se puede determinar el nivel de resistencia a la fuga de Verle. Al lavar, diluir y eliminar la acumulación de carbón pulverizado y controlar el ángulo de desviación θ dentro de 15°, el daño al carbón pulverizado se puede aliviar eficazmente de manera oportuna y garantizar una producción continua y estable de pozos de metano en lechos de carbón.
(3) Fuga de válvula fija: Por lo general, la fuga de válvula fija solo afecta la carrera inferior del diagrama del dinamómetro. Durante la carrera descendente, las fugas de la válvula fija reducirán la velocidad de presurización en el cilindro de la bomba y retrasarán el proceso de descarga. Después de que la velocidad de descenso del pistón sea mayor que la resistencia a la fuga de la válvula, el cilindro de la bomba continuará presurizado a un nivel mayor que la presión de la columna de líquido y la válvula de natación se podrá abrir para eliminar la carga de la columna de líquido. El punto de suspensión continúa moviéndose hacia abajo con una carga mínima hasta el momento en que la velocidad de descenso del pistón es menor que la velocidad de fuga. Como se muestra en la Figura 7-44, cuanto mayor sea el ángulo de desviación θ de la línea de descarga descendente, más fuerte será la contracción de la línea descendente y más grave será el grado de fuga. El diagrama de fallas muestra que faltan las esquinas inferior izquierda y derecha, y el arco de la línea de descarga aumenta (Zhang Nan, 2009).
Figura 7-44 Diagrama del indicador de potencia en caso de fuga de válvula fija
(4) Fuga total de la válvula: La fuga total de la válvula es la fuga de la válvula fija y la fuga de la válvula móvil. El resultado de la combinación impacto.
Por lo tanto, ni la carga de la carrera superior ni la descarga de la carrera inferior se pueden completar de manera efectiva en esta falla. Como se muestra en la Figura 7-45, el diagrama dinamómetro típico de este tipo de falla subterránea generalmente tiene la forma de una franja elíptica. Cuanto más severa es la fuga, más fuerte es la contracción de la curva y más estrecha es la forma (Hu Guangjie et al., 2008; Zhang Nan, 2009).
Figura 7-45 Diagrama del indicador de potencia en condiciones de fuga completa de la válvula
(5) Bomba atascada: la deposición continua de polvo de carbón en el cilindro de la bomba provocará una falla de la bomba atascada . Cuando el émbolo está atascado en una determinada posición en el cilindro de la bomba, el movimiento del punto de suspensión solo se refleja en la deformación de la varilla de bombeo, y la forma del diagrama del indicador de potencia está relacionada con la posición atascada del émbolo. Durante la etapa de carrera ascendente, el punto de suspensión endereza la varilla de bombeo doblada. La carga sobre el punto de suspensión aumenta lentamente al principio, y luego la varilla de bombeo se alarga elásticamente bajo tensión y la carga aumenta bruscamente. Durante la etapa de descenso, la sarta de varillas de bombeo recupera su deformación elástica y luego se comprime y dobla (Hu Guangjie et al., 2008; Zhang Nan, 2009). Por lo tanto, antes y después de la posición atascada, el punto de suspensión se carga y descarga con diferentes fuerzas, y las líneas de carga de carrera superior e inferior en el diagrama del dinamómetro tienen diferentes pendientes (Figura 7-46) (Yao Zheng et al., 2015a). .
Figura 7-46 Diagrama del indicador de potencia cuando la bomba está atascada