Этот способ определения утечки жидкости можно применять лишь в тех случаях, когда трубы негерметичны ниже найденной глубины (1305 м). Расчет даст неточные результаты, если насосные трубы негерметичны выше указанной глубины.
12. РАСЧЕТ И ПОДБОР ГАЗОВЫХ И ГАЗОПЕСОЧНЫХ ЯКОРЕЙ
Задача 68. Подобрать газовый якорь, определить его размеры и коэффициент сепарации, если диаметр эксплуатационной ко лонны D = 168 мм; диаметр плунжера насоса ПпЛ = 43 мм; длина
хода сальникового штока S = |
180 см; число качаний в минуту |
||||||||||
п = |
12; |
глубина погружения насоса под динамический уровень |
|||||||||
h = |
50 |
м; содержание воды в |
нефти 20% ; плотность нефти р = |
||||||||
= |
850 |
кг/м3; нефть |
легкая |
с |
кинематической |
вязкостью v = |
|||||
= |
15-10-6 м2/с; |
общий газовый |
фактор G = |
520 м3/м3; |
трубный |
||||||
газовый |
фактор |
GT = |
25 м3/м3; |
коэффициент |
растворимости газа |
||||||
а |
= |
5 10-6 м3/м3 -Па; |
коэффициент использования объема якоря |
||||||||
а = 0,6; диаметр отделяющихся пузырьков газа 6 = 0,2 см. |
|||||||||||
|
Находим площадь сепарационного сечения якоря по формуле |
||||||||||
Аллена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
F a = |
65-10-6 |
уО 0Ч, |
|
|
|
|
(VI.35) |
||
где |
F nJ1 = 14,6 |
см2 — площадь |
поперечного |
сечения |
плунжера |
||||||
насоса |
диаметром 43 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Подставляя |
значения величин в формулу |
(V I.35), |
получим |
||||||
|
|
Fя |
6 5 -10“6-14,6-180-12 |
у' Ю4- 1 5 -10_6 = 91 |
см2. |
|
|||||
|
|
|
0,6-0,2 |
|
|
||||||
Принимаем всасывающую трубу диаметром dn = 4,8 см. Диаметр корпуса газового якоря
D, = Y + 4 = /4 -91/3,14 + 4,82 = 11,8 см.
Такой якорь установить в скважине, имеющей диаметр колонны 168 мм, невозможно, поэтому необходимо применить многокорпус ный якорь. Принимая диаметр корпуса якоря Dn = 10,2 см, определим число корпусов
пк = |
FjF'x = 91/64 = 1,42, |
где F я — площадь сепарационного сечения газового якоря, |
|
которая |
равна |
Р’я = |
0,785 [(D ;)2 - d2] = 0,785 (10,22 - 4,82) = 64 см2. |
Принимаем двухкорпусный газовый якорь (пк = 2). Минималь ная длина рабочей части каждого корпуса якоря
/mm = F unSl2aFn = 14,6-180/2■ 0,6• 64 = 34 см.
128
Практически длина каждого корпуса якоря для его удовлетво рительной работы должна быть не менее
/ = 20£я/2 = 20 •10,2/2 = 102 см.
Принимаем длину каждого корпуса якоря равной 100 см. Коэффициент сепарации газового якоря определяется по
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
Кс = (G,— GH)G„, |
|
|
|
|
(VI.36) |
||
где GH—■количество газа, проходящего через |
насос, м3/м3: |
||||||
О н -Ю 6 (° т+1оГ1 : |
|
|
|
|
(VI.37) |
||
Ся — количество газа, |
приходящееся на газовый якорь, м3/м3: |
||||||
Gn = |
5-10* |
(G — ар) |
|
|
|
|
(VI.38) |
р + 105 |
|
— Fji, |
|
|
|||
где р = |
рgh = |
850 -9,81 -50 = 0,42 |
106 Па — избыточное давление |
||||
на приеме насоса; F CKB = |
177 см2 — площадь сечения эксплуата |
||||||
ционной |
колонны. |
|
|
|
|
|
|
По формулам (V I.37) |
и |
(V I.38) |
имеем |
|
|||
^ |
ins (25 — 5-10-°-0,42-10°) |
. . |
3. о. |
|
|||
^и— |
Ю |
(0,42 + 0,1) 10е |
• — 4,4 |
м/М , |
|
||
^ |
с 1П4 |
(520-5- 10-е. 0,4210е) |
|
14,6 |
14,8 М /м . |
||
|
5-10 |
(0,42 + 0,1)10° |
' 177 — 64,2 |
||||
Коэффициент сепарации |
определим |
по формуле (V I.36) |
|||||
К с = |
(G„ - |
Gv)!Gn = (14,8 - 4 ,4)/14,8 = 0,7. |
|
||||
13.РАСЧЕТ УРАВНОВЕШИВАНИЯ СТАН КОВ-КАЧАЛО К
Задача 69. Расчет уравновешивания новых станков-качалок ведется по формулам АзИНМаша или по специальным номограм мам, а уравновешивание действующих установок обычно про веряется при помощи амперклещей.
Требуется подсчитать число плит, которые надо установить на хвосте балансира станка-качалки СКН2-615, если диаметр плун жера насоса d = 28 мм; площадь сечения плунжера F nn = 6,15 см2 (см. прил. 3); глубина спуска насоса Тд= 500 м; расстояние от
устья до динамического уровня hR = 450 м; |
диаметр насосных |
штанг duj = 16 мм; плотность жидкости,рж = |
900 кг/м3. |
Вес колонны насосных штанг составит |
|
Pm = qmLb, |
(VI.39) |
где <7Ш— вес 1 м штанг с муфтами, qm — 16,4 Н; b — коэффициент, учитывающий потери веса штанг в жидкости, b = 0,875.
5 А. М. Юрчук |
129 |
Т а б л и ц а V I.4
Вес и число противовесов для станков-качалок
Тип |
Вес |
одного |
Вес |
одной |
Максимальное |
Максимальное |
|
противовеса |
плиты |
на ба |
число противо |
||||
станка- |
на |
кривошипе |
лансире qp. |
весов на криво |
число плит на |
||
качалки |
|
V |
Н |
|
Н 0 |
шипах лк |
балан'сире пg |
|
|
|
|
||||
CKH-G15 |
|
2 750 |
353 |
4 |
22 |
||
СКНЗ-915 |
|
358 |
16 |
||||
СКН5-1812 |
|
2 060 |
353 |
4 |
15 |
||
11 |
5 700 |
324 |
4 |
18 |
|||
СКН10-2115 |
100, 7 360, |
|
|
4 |
|
||
5 890
Подставляя эти |
величины в формулу (V I.39), имеем |
Р ш= 16,4-500-0,875 = 7 ,2 -103 Н. |
|
Вес жидкости |
|
Рж = /1д/\1Лрж£ = |
450 •6,15 •10"4•900 •9,81 = 2,44 •103 Н. |
Общий вес балансирных грузов определяется по формуле
хб = (Рш+ P J2 ) - 1650 = (7 ,2 -103 + 2 ,4 4 -103/2) - 1650 =
= 6,77 •103 Я .
Число уравновешивающих плит
пб = *б/Яб,
где q6 — вес одной плиты, равен 353 Н (табл. V I.4);
яб = 6,77 •10°/353 = 19,2.
Проверку и окончательное уравновешивание станка-качалки проводим при помощи амперклещей.
Задача 70. Рассчитать роторное уравновешивание станкакачалки СКН10-3315, если диаметр плунжера насоса DnJl = 56 мм; глубина установки насоса L = 1200 м; глубина погружения насоса под динамический уровень h — 50 м; колонна насосных штанг двухступенчатая (22-мм штанги — 56% и 19-мм — 44% ); плот ность жидкости рж = 900 кг/м3; длина хода сальникового штока
5= 3,3 м; коэффициент потери веса штанг в жидкости b = 0,875. Вес двухступенчатой колонны штанг
Рш — Lgb (0,56<7! -J- 0,44<72) = |
|
||
= |
1200- 9,81 •0,875 (0,56 -3,14 + 0,44 •2,35) = |
28,9 •103 Я . |
|
(здесь |
qx и q2 — масса 1 м соответственно 22- и |
19-мм штанг, кг). |
|
Вес жидкости |
|
||
Л к -^ п л |
(£ — h) pyKg = 2 4 ,6 -10-4 (1200 — 50) 900-9,81 = |
||
= |
25 •103 |
Я . |
|
130
Расстояние от оси кривошипного вала до центра тяжести роторных противовесов (при четырех противовесах на каждом кривошипе массой 750 кг каждый) определяем по формуле
« |
= ( т |
+ р - ) ж |
- (2.08S + 23); |
(VI.40) |
|
|
|||
R = |
Ь 28,9 -Ю3) |
3,3 |
|
|
91,2-9,81 |
|
|||
|
|
|
|
|
- |
(2,08-3,33 + 23) = 122,8 см. |
|
||
Удлиненные кривошипы станка-качалки СКН10-3315 рассчи таны на максимально возможную длину плеча действия противо весов 150 см.
Окончательная проверка уравновешенности станка-качалки проводится при помощи амперклещей.
Задача 71. Определить, каким образом нужно доуравновесить станок-качалку СКН5-3015 при помощи амперклещей на основании следующих данных: диаметр плунжера насоса DnJl = 56 мм; глубина установки насоса L = 650 м; длина хода сальникового штока 5 = 2,4 м; число качаний в минуту п — 12. На кривошипах установлено два груза, центры тяжести которых находятся от центра кривошипного вала на расстоянии: на первом кривошипе груз № 1 — 90 см и груз № 2 — 86 см; на втором кривошипе груз № 3 — 88 см и груз № 4 — 88 см. Замеренная сила тока при ходе
вверх J в = 30 А, а при ходе вниз J H= |
50 А. |
|
|
|||
Находим |
коэффициент неуравновешенности |
станка-качалки: |
||||
К » у= (/в - |
/-)/(/в + /„) = |
(30 - 50)/(30 + 50) = - 0 ,2 5 . |
||||
Станок-качалка |
считается |
уравновешенным |
при |
/Сну <С 0,05- |
||
Знак минус указывает на то, что для доуравновешивания |
||||||
станка-качалки грузы надо |
передвинуть ближе к центру вала. |
|||||
Из табл. |
V I.5 |
находим |
значение |
К ир = |
2,4, |
а из табл. |
V I.6 — значение К р = 46.
Общее расстояние, на которое надо передвинуть кривошипные
грузы, |
будет |
|
|
|
|
т = |
K HyK pL/\00 = |
— 0,25-46 |
-650/100 = |
— 75 см; |
|
по другой формуле |
|
|
|
|
|
т = |
I ч |
|
nS) = |
|
|
АнуАпр- 1000 (Ц,л + |
|
||||
— 0,25-2,4.650-2,4 |
(56 + |
12 |
-2,4) = — 79 |
см. |
|
|
1000 |
|
|
|
|
Результаты расчета по обеим формулам достаточно близки. Примем т = —75 см.
5 : |
131 |