Материал: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву

5 = (5_ПЛ + X)-cos рд. (9.51)

Формулы (9.50) и (9.51) могут применяться для 0,2 < р_д < 1,1-

Длину хода плунжера для ступенчатой колонны штанг можно рассчитать по (9.49) и по (9.51) — для одноступенчатой колонны, если соответственно изменить величину скорости звука а, входящую в зависимость (9.44). В одноразмерной колонне штанг а = = 4600 м/с, а более высокая жесткость ступенчатых колонн может быть учтена, если принять а = 4900 м/с для двухступенчатой колонны и а = 5300 м/с для трехступенчатой.

Все приведенные формулы не учитывают влияния гидродинамического трения на ход плунжера. Этого недостатка лишена формула А. С. Вирновского

5 = (S_njl -f \) V cos² |1д -f sh² (hL_H/a) . (9.52)

где h — константа трения, с^-1, обычно h — 0,2—1,0 с^-1.

Задача 9.8. Рассчитать потери хода плунжера и длину хода полированного штока.

Решение. Потери хода плунжера и длины хода полированного штока рассчитывают в следующем порядке (на примере 1-го варианта).

1. Определяют частоту вращения со и параметр динамического подобия р,_д:

со = 2nN = 2-3,14-0,115 = 0,722 с"¹, р_д = 0,722- 1200/4Е00 ^ 0,18.

S=(S_njl+X)/[l + m(pJ²/2],

(9.49)

Условный диаметр насоса, мм .
Коэффициент т

<43 55 68 93

1 1,5 2,0 3,0

201

Скорость звука в двухступенчатой штанговой колонне принимают а = 4900 м/с.

р._д = 0,18<0,3, следовательно, режим откачки — статический и потери хода плунжера рассчитывают по (9.47) и (9.48):

Я_тр = (8,30 — 3,98)-2,376-КГ³-1200 (2-10⁵-16,7-10“⁴) = 0,037 м.

Согласно (9.45) и (9.46) получают

Я = 0,147 + 0,037 = 0,184 м; S = 2,10 + 0,18 = 2,28 м.

Проверяют погрешность, получаемую из-за того, что не учтены динамические процессы. Для этого рассчитывают S по (9.51)

S = (2,10+ 0,18)- cos 0,18 = 2,24 м.

Таким образом, расхождение расчетных величин составило 0,04 м, или менее 2 %. Таким расхождением можно пренебречь.

Для 2-го варианта получают следующие результаты: со = 0,684 с^-1, р_д = 0,13, режим откачки — статический, А,

_шт = = 0,206 м, Я_тр = 0,057 м, к = 0,26 м, S = 2,66.

С учетом поправки на динамические процессы принимают для дальнейших расчетов S = 2,65 м.

Для 3-го варианта:

со = 0,52 с^-1, р_д = 0,07 и, следовательно, режим откачки — статический, Я_шт = 0,105 м, Я_тр = 0,026 м, К = 0,13 м, 5 = = 2,53 м.

Оценивают для условий данного примера влияние повышенной вязкости откачиваемой жидкости на длину хода полированного штока, рассчитав S по (9.52), где принята константа трения равной h = 1 с^-1

S = (2,4 + 0,13) V cos² (0,07) + sh² (1 -600/4600) = 2,54 м.

Следовательно, для данного случая неточность расчета, обусловленная влиянием даже очень высокой вязкости жидкости на длину хода, не превысила 1 %.

Можно отметить, что ощутимое влияние на длину хода повышенная вязкость оказывает только при большой длине штанговой колонны.
43>

РАСЧЕТ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШТАНГОВУЮ КОЛОННУ

В течение цикла работы скважинного насоса на колонну насосных штанг действуют нагрузки как постоянные по величине и направлению на протяжении всего цикла или значительной части его, так и переменные.

К постоянным или статическим нагрузкам принято относить собственный вес колонны штанг в жидкости Р'

_шг и в воздухе, Р_шги гидростатическую нагрузку, обусловленную разницей давлений жидкости над и под плунжером при ходе его вверх Р_ж.

202

К переменным нагрузкам относятся следующие:
инерционная, вызванная переменной по величине и направле-
нию скоростью движения системы штанга—плунжер Я_и„;

вибрационная, обусловленная колебательными процессами в ко-
лонне штанг вследствие приложения и снятия гидростатической
нагрузки на плунжер Р_вив;

все силы сопротивления, возникающие при работе ШСНУ
Статические нагрузки определяют по следующим формулам,

(9.53)

(9.54)

(9.55)

где q_mT i — вес 1 м штанг i-й ступени в воздухе, Н/м: /С_арх — ко-
эффициент плавучести штанг,

Карх = (Ршт — Рсмт)/Ршт! (9.56)

Ршт, рем т — плотности материала штанг и газожидкостной смеси
в насосно-компрессорных трубах соответственно, кг/м

³; р_шт =
= 7850 кг/м³,

Рем т — (Рвн “ Py)l(Ln‘B)' (9.57)

Динамические нагрузки, к которым относятся вибрационная
Р_виб и инерционная Р_ин, с наибольшей точностью рассчитывают
по формулам А. С. Вирновского.

Для хода вверх

-н ^ ^ 4шт i J *

Р = К .р ■ шт 'арх шт»

Р ж — (Рв

■ Рве и)' Рп

Рвиб в — ctx//l(o \ — Ящ_т/5) РштРж • (9.58)

?„»,= Oi - 2Х_ш./№5)] Р_шт/2. (9.59)

Вибрационную и инерционную нагрузки для хода вниз получают из вышеприведенных формул заменой в них коэффициентов и dj соответственно коэффициентами а₂ и а₂. В (9.58) и (9.59) использованы следующие обозначения:

пи> = V co²iS/g I i|) = ХштД^шт 4- ^т_Р), (9.60)

а_г (ос₂), а_г (а₂) — кинематические коэффициенты, учитывающие отклонения истинных характеристик перемещения точки подвеса штанг от законов гармонического движения. Значения этих коэффициентов для применяемых в настоящее время станков-качалок приведены в [24]. Для приближенных практических расчетов можно принять

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/115988

Смотрите также:










2014 biblioonline ru