Монографія містить дані про склад, будову, функції, параметри, особливості монтажу та експлуатації мобільних систем для контролю свердловинної штангової насосної установки, яка використовується при видобуванні нафти, пропонуються методи підвищення ресурсу штангової свердловинної насосної установки. Монографія може бути корисною як спеціалістам з контролю, діагностики та експлуатації нафтогазового обладнання, так і магістрам та аспірантам відповідного профілю (в тому числі зі спеціальності 133 - Галузеве машинобудування). Монографія також може бути корисною при вивченні дисципліни "Нафтогазове обладнання" студентами спеціалізації "Видобування нафти і газу" та використана студентами як денної так і дистанційної форм навчання. ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 8 ВСТУП 9 1 АНАЛІЗ РОБОТИ ОБЛАДНАННЯ ШСНУ В СКЛАДНИХ УМОВАХ 11 1.1. Аналіз умов роботи обладнання ШСНУ 11 1.2. Аналіз надійності свердловинних насосів різних типорозмірів 14 1.3. Аналіз надійності колон насосних штанг 21 1.4. Аналіз надійності колон НКТ 31 1.5. Визначення параметрів надійності наземного обладнання ШСНУ 37 1.6. Аналіз обладнання для діагностики ШСНУ 41 1.7. Аналіз методик розрахунку навантажень на колону насосних штанг та оцінка навантаженості за допомогою комп'ютерних програм 45 2 СВІТОВИЙ ДОСВІД ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ СВЕРДЛОВИННОГО ОБЛАДНАННЯ ШСНУ 55 2.1. Існуючі методи підвищення надійності колон насосних штанг і НКТ 55 2.2. Полімерні композиційні матеріали для свердловинного обладнання 59 2.2.1. Порівняння характеристик труб і виробів з ПКМ з стальними 59 2.2.2. Області застосування труб і виробів нафтового сортаменту з ПКМ 60 2.2.3. Технологія виготовлення і матеріали 61 2.2.4. Конструкції з'єднань труб з ПКМ 64 2.2.5. Оцінка роботоздатності за методом ASTM 66 2.2.6. Світовий досвід використання труб з ПКМ 68 2.2.7. Досвід використання насосних штанг з ПКМ 70 2.3. Протектори для насосних штанг і НКТ 73 3 РОЗРОБЛЕННЯ НАСОСНИХ ШТАНГ З ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ ТА ЇХ МІЦНІСТЬ І ВИТРИВАЛІСТЬ 83 3.1. Розроблення математичної моделі з'єднання сталевої головки зі склопластиковим тілом 83 3.1.1. Постановка задачі 83 3.1.2. Інтегральне рівняння контактної задачі 86 3.1.3. Числовий аналіз 88 3.2. Раціональні конструкції з'єднання стальної головки з полімерно-композиційним тілом насосної штанги 92 3.3. Механічні випробування зразків з ПКМ при статичному та циклічному навантаженні 98 3.3.1 Методика, обладнання та взірці для випробувань насосних штанг на статичну міцність та опір втомі 98 3.4. Випробування насосних штанг з ПКМ при циклічних навантаженнях і концепція їх втомного руйнування 103 3.5. Зношування зразків з полімерних композиційних матеріалів 107 3.5.1. Методика та обладнання для дослідження спрацювання полімерно-композиційних матеріалів в різних середовищах 107 3.5.2. Зношування зразків з полімерно-композиційних матеріалів в різних середовищах 112 3.6. Дослідження мікроструктури полімерних композиційних матеріалів, що використовуються для виготовлення насосних штанг і НКТ 118 4 МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ТА ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ОБЛАДНАННЯ ШСНУ 125 4.1. Промислові випробування насосних штанг з ПКМ 125 4.2. Економічна ефективність використання склопластикових насосних штанг 126 4.3. Розробка комп'ютерного діагностичного комплексу верстата-гойдалки 131 4.3.1. Особливості процесів безпеки та контролю в нафтовій промисловості 131 4.3.2. Особливості експлуатації МСК ШСНУ в умовах дії завад 132 4.3.3. Аналіз методів контролю технічного стану стаціонарних підйомних установок 132 4.3.4. Методи контролю ШСНУ. 134 4.3.5. Аналіз первинних засобів інформаційного забезпечення мобільних систем контролю ШСНУ 135 4.4. Теоретичні засади синтезу мобільної системи контролю свердловинної штангової насосної установки (ШСНУ) 148 4.4.1.Теоретичні аспекти побудови мобільних систем контролю ШСНУ 148 4.4.2. Математичне моделювання мобільних систем контролю 157 4.4.3. Розробка методів фільтрації вимірювальних сигналів 167 4.4.4. Алгоритм процесу синтезу цифрової мобільної системи контролю 171 4.4.5. Структура і функціональна блок-схема мобільної системи контролю ШСНУ 175 4.4.6. Розроблення комп'ютерного діагностичного комплексу верстата-гойдалки 179 4.4.7. Оптимізація стратегії контролю стану ШСНУ та вибір універсального критерію оптимальності 186 4.4.8. Теоретичні засади та рішення, стандарти і вимоги до іскробезпечних кіл вибухозахищеної мобільної системи контролю 194 4.4.8.1. Вибір критерію запалюючої здатності електричного розряду електричних кіл мобільної системи контролю 194 4.4.8.2. Моделювання електричних розрядів, що виникають в електричних колах і впливають на вибухобезпечність апаратури мобільної системи контролю 197 4.5. Промислові випробування мобільної системи контролю 202 4.5.1 Методика промислових випробувань мобільної системи контролю ШСНУ 202 4.5.1.1. Підготовка і проведення експерименту із застосуванням мобільної системи контролю ШСНУ 202 4.5.1.2. Залежності між допущеннями, при яких вирішується завдання контролю МСК 209 4.5.1.3. Принципи, що покладені в функціонування мобільної системи контролю 212 4.5.1.4. Функціональні можливості мобільної системи контролю 214 4.5.1.5. Визначення оптимальної кількості давачів МСК 216 4.5.1.6. Методика вибору кроку дискретності контрольованих параметрів 219 4.5.1.7. Результати ремонтних та промислових випробувань мобільної системи контролю 220 4.5.1.8. Результати промислових випробувань мобільної системи контролю для зняття вібраційних характеристик редукторів 226 4.5.1.9.Аналіз результатів випробувань мобільної системи контролю в промислових умовах 232 4.5.1.10. Методи скорочення необхідного обсягу вимірювань при контролі параметрів ШСНУ 239 4.5.1.11. Промислові дослідження методу ватметрування верстата-гойдалки ШСНУ 243 4.6. Теоретичні основи створення давачів мобільної вимірювальної системи контролю 254 4.6.1. Контроль мобільною системою переміщень, швидкостей і прискорень 254 4.6.2. Акселерометричні давачі контролю лінійних прискорень в мобільної системі контролю 256 4.6.3. Прив'язка давачів контактних навантажень і прискорень ШСНУ 261 4.6.4. Тензометричний давач запобіжного підкладання для мобільної системи контролю 262 4.6.5. Синтез цифрового інтерфейсу системи мобільного контролю 268 4.6.6. Нормуючий підсилювач для давача контролю навантаження МСК 273 4.7. Підвищення надійності мобільної системи контролю 280 4.7.1. Обґрунтування вимог до мобільної системі контролю щодо завадостійкості 280 4.7.2. Використання автономних джерел для живлення МСК 282 4.7.3. Радіотехнічний зв'язок і надійність радіоканалу в мобільній системі контролю 286 4.7.4. Метод налаштування мобільної системи контролю та його реалізація 290 4.8. Метрологічні дослідження мобільної системи контролю 293 4.8.1. Мобільна система контролю як метрологічна структура 293 4.8.2. Особливості метрології цифрових вимірювань мобільною системою контролю 299 4.8.3. Аналіз похибок в мобільній системі контролю, їх облік і компенсація 304 4.8.4. Цифрова фільтрація і обробка результатів у МСК 311 4.8.5. Цифровий спектральний аналіз у мобільній системі контролю 316 4.8.6. Оптимізація точності вимірювань мобільною системи контролю 320 4.9. Визначення оптимального наробітку деталей та вузлів ШСНУ 321 4.10 Створення банку даних по наробітках вузлів ШСНУ 325 4.10.1. Опис бази даних 325 4.10.2. Опис програми "Program" 327 4.11. Оцінка надійності обладнання ШСНУ і розробка оптимальних планів-графіків ремонтів 329 4.12. Стратегія оновлення елементів колони насосних штанг на основі ланцюгів Маркова 334 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 340