Т а б л и ц а V I.5
Данные по кривошипным грузам станков-качалок
Станок- |
Масса |
качалка |
кривошипных |
|
грузов, кг |
Наибольшее расстояние центра тяжести грузов от центра кри вошипного вала (Я тах. мм) при
кривошипах:
Коэффициент
^пр
|
|
нормальных |
| удлиненных |
|
СКНЗ-915 |
280 |
700 |
700 |
4,80 |
СКНЗ-1515 |
210 |
670 |
670 |
6,40 |
СКН5-1812 |
580 |
920 |
1120 |
2,40 |
СКН5-3015 |
580 |
920 |
1112 |
2,4 |
СКН10-2115 |
ИЗО |
980 |
1320 |
1,25 |
СКН10-3315 |
600 |
1280 |
1630 |
2,40 |
750 |
— |
1530 |
1,85 |
|
|
1330 |
1340 |
1340 |
1,05 |
СКН10-3012 |
920 |
1450 |
1450 |
1,50 |
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
V I.G |
|
Значение коэффициента К р для станков-качалок СКН5-1812 |
и СКН5-3015 |
||||||||
|
|
|
Порядковый номер хода (считая от |
|
|||||
Показатели |
|
центра) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
й |
6 |
7 |
8 |
Длина хода S, м |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,4 |
2,7 |
3,0 |
|
Диаметр |
плунжера |
|
|
|
|
|
|
|
|
(насоса) |
£>пл, мм: |
|
|
|
|
|
|
|
42 |
28 |
|
8,0 |
11,5 |
15,5 |
20 |
25 |
30 |
36 |
|
32 |
|
9,0 |
12,5 |
17 |
22 |
27 |
32 |
38 |
45 |
38 |
|
10,0 |
14,0 |
19 |
24 |
30 |
36 |
42 |
49 |
43 |
|
11,5 |
16,0 |
21 |
27 |
33 |
39 |
46 |
53 |
56 |
|
14,0 |
19,5 |
26 |
32 |
39 |
46 |
54 |
62 |
68 |
|
17,0 |
23,5 |
30 |
38 |
46 |
54 |
63 |
72 |
93 |
|
22,0 |
31,0 |
40 |
49 |
58 |
68 |
79 |
90 |
Из рассмотренных положений грузов видно, что любой из них |
|||||||||
можно передвинуть к центру кривошипного вала на 75 см. Передви |
|
нем на 75 см груз № |
1, как наиболее удаленный от центра вала, |
тогда положение всех |
грузов будет следующее: груз № 1 — (90 — |
— 75) = 15 см, груз № 2 — 86 см; груз № 3 — 88 см и груз № 4 — |
|
88 |
см. |
|
|
Среднее удаление грузов № 1 и 2 на левом кривошипе (15 + |
|
+ |
86)/2 = |
50,5 см, а среднее удаление грузов № 3 и 4 на правом |
кривошипе |
равно 88 см. Разница (88 — 50,5) = 37,5 см очень |
|
велика (для СКН5-3015 она не должна быть больше 20 см), поэтому следует перемещать не один груз, а два — по одному на каждом кривошипе.
132
Поскольку грузы на обоих кривошипах удалены от центра вала примерно на одинаковое расстояние, следует передвинуть два симметрично расположенных груза (по одному на каждом криво шипе) на равные расстояния
т/2 = 75/2 38 см.
14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ СТАН КОВ-КАЧАЛОК
Мощность электродвигателей для станков-качалок можно опре делить по различным формулам, из которых чаще применяются формулы Д. В. Ефремова, АзИНМаша и АзНИИ (Б. М. Плюща и В. О. Саркисяна). Для быстрых и приближенных расчетов можно пользоваться упрощенной формулой (в зависимости от веса под нимаемого столба жидкости и средней скорости движения плун жера), специальной диаграммой и таблицами (прил. 9).
Задача 72. Определить потребную мощность электродвигателя для станка-качалки 5СК-6-1,5-1600 (ГОСТ 5866—76). Исходные данные: диаметр плунжера насоса D nJ1 = 43 мм; высота подъема
жидкости |
(расстояние от устья до динамического уровня) Н = |
|
= |
950 м; |
глубина спуска насоса L = 1000 м; дебит скважины |
Q |
= 31,5 |
т/сут; плотность жидкости рж = 900 кг/м3; максималь |
ная длина хода сальникового штока 5 = 1,5 м; максимальное
число качаний в минуту п = |
15; условный диаметр насосных труб |
||
dy = 60 |
мм; диаметр насосных штанг йш = 19 мм. |
|
|
Расчет |
по формуле Д. В. Ефремова |
|
|
Необходимая мощность двигателя (в кВт) определится по |
|||
формуле |
|
|
|
N = 0,00040lnD^S/zp# ( |
1 — ЛиЛск |
(V I.41) |
|
|
|
'Чн'Чск |
|
где к. п. д. насоса г|н = 0,9; |
к. п. д. станка-качалки |
г|ск = 0,82; |
|
К — коэффициент степени уравновешенности станка-качалки. Для
уравновешенной системы К = 1,2; |
коэффициент подачи насосной |
||||
установки г| |
= Q/QT = |
31,5/42,2 = |
0,75, |
где |
QT — теоретическая |
подача. При |
заданных |
параметрах |
QT = |
47 |
м3/сут = 42,2 т/сут |
(см. прил. 5). |
|
|
|
|
|
Подставив |
в формулу (V I.41) численные |
значения, получим |
|||
N = 0,000401 •3,14 •0,0432 •1,5 ■15 •900 •950 |
х |
||||
133
Расчет по упрощенной формуле
Приближенно мощность двигателя (в кВт) можно определить по формуле
Л/.= Р жо/10Ч„ |
|
|
|
|
|
(VI.42) |
|
где v — средняя линейная |
скорость движения |
плунжера, v = |
|||||
= Sn/30 = 1,5 15/30 = 0,75 |
м/с; |
Р ж — вес столба |
жидкости |
||||
в насосных трубах выше динамического уровня, Я : |
|
||||||
Рж = 0,785£>Lpg# = 0,785-0,043°“-900-9,81 -950 = 12 180 Я; |
|||||||
т]м — механический |
к. п. д. установки, который |
можно |
принять |
||||
равным |
0,88. |
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
по формуле |
(V I.42) |
|
|
|||
Я = |
12 180 •0,75/103- 0,88 = |
10,4 |
кВт. |
|
|
||
Расчет |
по таблицам Азинмаша |
|
|
|
|
||
Для станков-качалок ГОСТ 5866— 76 мощность можно опре делить по специальным таблицам, которые составлены для уравно вешенной работы станков-качалок при работе их на максимальных параметрах (длина хода и число качаний).
Двигатель подбирается в зависимости от найденной мощности по табл. 15 из работы [9], в которой дается техническая характе ристика короткозамкнутых асинхронных электродвигателей с по вышенным пусковым моментом в закрытом обдуваемом исполнении (серии АОП).
Для заданных условий при найденной по формуле Ефремова мощности N = 6 кВт следует принять двигатель АОП-52-4 мощ ностью N = 7 кВт с частотой вращения п = 1440 об/мин и отно шением М пугк/Мном = 2,0.
При выборе электродвигателя надо иметь в виду, что для чисел качаний балансира > 8 в минуту рекомендуются двигатели с син хронной частотой вращения около 1500 об/мин, а для чисел кача ний < 8 в минуту рекомендуются двигатели с частотой вращения менее 1000 об/мин.
15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОДУКТИВНОСТИ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ СКВАЖИНЫ ПО ДАННЫМ ДИНАМОМЕТРИИ
При линейном законе фильтрации жидкости к забою скважины коэффициент продуктивности можно определить по следующей формуле:
Я = (Q-2 — Q\)/{p3i — Рзп). т/сут-Па, |
(V I.43) |
134
Где Qi и Q2 — дебит скважины при работе соответственно на первом и втором режимах, т/сут; рзХи рзи — забойное давление при работе скважины соответственно на первом и втором режимах, П. Первый режим минимально возможный. При втором режиме дебит должен быть в 1,5—2 раза выше. Динамограммы снимают при установившемся режиме работы скважины. При каждом режиме записывают нулевую линию, линию веса штанг в жидкости и линию статической нагрузки в крайнем верхнем и нижнем поло
жениях балансира станка-качалки. |
|
|
а |
(Г |
^ст тазе П |
Рис. V I.12. Динамограмма для определения коэффициента продуктив ности скважины.
Режим: а — I, б — II.
Забойное давление иногда заменяют максимальной статической нагрузкой Р стшах» которую можно определить по динамограмме (рис. VI. 12) или по формуле
Рсттах = Рш “Ь Рж ~Ь Р-гр + Р погр» Н , |
( V I . 4 4 ) |
|
где Р ш— вес колонны |
штанг в жидкости, Н; |
Р ж — вес столба |
жидкости, действующий |
на плунжер, Н; Р тр — силы трения, Н; |
|
Рцогр — сила, действующая на плунжер насоса снизу, вызываемая
погружением |
насоса |
ниже |
уровня, |
Н. |
|
|
С учетом этих данных формула |
(V I.43) |
примет вид |
||||
К = р |
~ ^ |
/ ' |
------ , |
т/сут.Па, |
(VI.45) |
|
"ст шах II |
^ст max 1 |
|
|
|
||
где РТ1Л — |
площадь |
сечения плунжера |
насоса, м2; P CTmaxi и |
|||
Р стшах п — статические нагрузки в точке подвеса насосных штанг при работе насоса на первом и втором режимах эксплуатации скважины, Н.
Задача 73. Требуется определить коэффициент продуктивности скважины, если диаметр плунжера насоса Dnn = 56 мм и площадь
его сечения Р пЛ = |
24,6 см2 |
(см. |
прил. 3); дебит скважины при |
|
работе на |
первом |
режиме |
Qx = |
11,8 т/сут; на втором режиме |
Q2 = 23,7 |
т/сут. |
|
|
|
Из динамограммы (см. рис. VI. 12) находим для каждого режима |
||||
-Рстшах как |
произведение Р |
(в принятом масштабе усилий Р = |
||
135
= 1385 Н/мм) на расстояние N от нулевой линии до линии Р стп1ах
(Nx = 15 мм, |
N2 = |
26 мм). Следовательно, |
Р ст шах i = ^ |
i = |
1385 15 = 20,8 -103 Я. |
Рст шах II = Р^2 = 1385.26 = 36,0 •103 Я.
Подставляя полученные данные в формулу (V I.45), найдем коэффициент продуктивности
К = (23,7 - 11,8) 24,6-10_4/(36,0 - 20,8) 103 =
= 19,3-10-6 т/сут Па.
Отметим, что при печатании книги размеры рис. VI. 12 умень шены. Следовательно, масштаб усилий (Р = 1385 Н/мм) соответ ственно изменился. В связи с этим при пользовании динамограм мами необходимо установить новый, масштаб, соответствующий фактическому.
VII. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ПОГРУЖНЫМИ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ЭЛЕКТРОНАСОСАМИ (ЭЦН)
ИВИНТОВЫМИ НАСОСАМИ
I. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЭЦН
Задача 74. Подобрать расчетным путем оборудование для эксплуатации скважины ЭЦН и определить удельный расход электроэнергии при его работе.
Исходные данные: наружный диаметр эксплуатационной ко лонны D = 168 мм; глубина скважины Н = 1800 м; дебит жидко сти Q = 120 м3/сут; статический уровень hCT = 500 м; коэффициент продуктивности скважины К = 80 м3/сут-МПа; кинематическая
вязкость жидкости v = 2 ■10_в м2/с; газовый фактор G0 = |
20 м3/м3; |
|||
расстояние от устья скважины до сепаратора / = |
30 м; |
превыше |
||
ние уровня жидкости в сепараторе над устьем |
скважины |
hr = |
||
= 2,5 |
м; избыточное давление в сепараторе рс = |
0,1 МПа; |
плот |
|
ность |
добываемой жидкости рж «=# 1000 кг/м3. |
|
|
|
Выбор диаметра насосных труб
Диаметр насосных труб определяется их пропускной способ ностью и возможностью размещения труб в скважине (с учетом соединительных муфт) вместе с кабелем и агрегатом.
Пропускная способность труб связана с их к. п. д. (г)тр). К. п. Д. труб изменяется от 0,92 до 0,99 и зависит в основном от диаметра и длины. К. п. д. труб, как правило, следует брать не ниже 0,94.
Так как очень часто ЭЦН применяют для форсированного от бора жидкости из сильно обводненных скважин с вязкостью нефти, близкой к вязкости воды (v = 1 -10"6 м2/с при Т = 293 К), то в целях облегчения расчета для этих условий построены кривые потерь напора на участке 100 м (рис. V II. 1).
Для определения диаметра труб необходимо из точки дебита провести вертикаль вверх до пересечения кривых потерь напора в трубах разного диаметра. Затем, исходя из предварительно принятого к. п. д. (например 0,94), найти в пересечении указанной вертикали с линией 0,94 необходимый диаметр труб. При пересе чении кривых для труб-цескольких диаметров предпочтение надо
137