Материал: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
СОДЕРЖАНИЕ
а1 = а2 = «i = а2 = 1.
Для повышения точности А. Н. Адонин и М. Я. Мамедов предложили ввести в формулы А. С. Вирновского для расчета динамических нагрузок при ходе вверх Ядинв и вниз Ядннн поправочные коэффициенты соответственно АдИН в и /Сдин н, определенные на
203
(9.63)
(9.64)
где динамические нагрузки при ходе вверх и вниз рассчитывают по (9.58) и (9.59) или (9.61) и (9.62).
Для статических режимов откачки при рд < 0,3—0,4 А. Н. Адо- нин предложил рассчитывать Рдинв и Рдкн н для (9.63) и (9.64) по следующей упрощенной зависимости:
Рдин в = Дни, И = Опл'^ЩРшт У '(-US /(3dmr
Для повышения точности А. Н. Адонин и М. Я. Мамедов предложили ввести в формулы А. С. Вирновского для расчета динамических нагрузок при ходе вверх Ядинв и вниз Ядннн поправочные коэффициенты соответственно АдИН в и /Сдин н, определенные на
203
| р | Р | р ' р ж г дин в |
| max | ШТ 1 | |
| Р ■ = | р‘ — | р |
| min | шт | ДИН Н’ |
(9.63)
(9.64)
где динамические нагрузки при ходе вверх и вниз рассчитывают по (9.58) и (9.59) или (9.61) и (9.62).
Для статических режимов откачки при рд < 0,3—0,4 А. Н. Адо- нин предложил рассчитывать Рдинв и Рдкн н для (9.63) и (9.64) по следующей упрощенной зависимости:
Рдин в = Дни, И = Опл'^ЩРшт У '(-US /(3dmr
op) + 1000’ <9'65)
где dn)ТСр — средний диаметр штанг в ступенчатой колонне;
d
шт ср
(ё;//шт i)
(9.66)
Приведенные выше зависимости (9.58) — (9.65) используются, как правило, при решении научных задач, когда требуется высокая точность и достоверность результатов. На практике часто применяют более простые, хотя и менее точные зависимости, так называемые упрощенные формулы.
Упрощенные формулы для определения максимальной нагрузки
При статическом режиме работы ШСНУ, т. е. при рд < (0,30— 0,40), достаточную для практики точность обеспечивают следующие зависимости:
формула И. М. Муравьева
Ртах = Ршт (Карх + Sn’/1440) + Рж, (9.67)
где п = N• 60 — число ходов плунжера, мин-1;
204
формула И. А. ЧарногоРmax = Ршт (АГарх + Sn2/1790- tg Цд/Цд) + Рж; формула Д. С. Слоннеджера Ршах (р
где dn)ТСр — средний диаметр штанг в ступенчатой колонне;
d
шт ср
(ё;//шт i)
(9.66)
Приведенные выше зависимости (9.58) — (9.65) используются, как правило, при решении научных задач, когда требуется высокая точность и достоверность результатов. На практике часто применяют более простые, хотя и менее точные зависимости, так называемые упрощенные формулы.
Упрощенные формулы для определения максимальной нагрузки
При статическом режиме работы ШСНУ, т. е. при рд < (0,30— 0,40), достаточную для практики точность обеспечивают следующие зависимости:
формула И. М. Муравьева
Ртах = Ршт (Карх + Sn’/1440) + Рж, (9.67)
где п = N• 60 — число ходов плунжера, мин-1;
204
формула И. А. Чарного
шт + Рж) (1 + Sn/137).
max
шах
(9.69)
(9.68)
Погрешность расчета по4 перечисленным приближенным формулам находится в пределах 10—20 % от Ртах.
Известны также и другие зависимости для расчета максимальной нагрузки в точке подвеса штанг, которые по существу не отличаются от приведенных приближенных формул.
Упрощенные формулы для определения минимальной нагрузки:
формула К- Милса
По данным Н. Д. Дрэготеску, надежность приближенных формул для определения минимальной нагрузки Дты обычно заметно ниже надежности аналогичных формул для Ртлх-
При работе штанговой насосной установки возникают различные силы сопротивления. Наиболее существенное влияние на силовые и энергетические показатели и надежность установки оказывают следующие силы:
механического трения колонны штанг о стенки НКТ Дгрмех. гидродинамического трения штанг Ргр г, трения плунжера о стенки цилиндра Ртр пл, гидравлического сопротивления от перепада давления в нагнетательном клапане насоса Ркл „■
Абсолютная величина каждой из этих сил, а также энергия, которую необходимо затратить на их преодоление, и степень относительного их влияния на показатели эксплуатации ШСНУ сильно зависят от физических свойств добываемой продукции, конструкции скважины, компоновки и режима работы оборудования.
Ниже приведены зависимости, используемые для расчета сил сопротивления.
Механическое трение штанг обусловлено тем, что вследствие отклонения ствола скважины от вертикали колонна штанг с определенной силой прижимается к стенкам колонны НКТ.
max
шах
(9.69)
(9.68)
Погрешность расчета по4 перечисленным приближенным формулам находится в пределах 10—20 % от Ртах.
Известны также и другие зависимости для расчета максимальной нагрузки в точке подвеса штанг, которые по существу не отличаются от приведенных приближенных формул.
Упрощенные формулы для определения минимальной нагрузки:
формула К- Милса
По данным Н. Д. Дрэготеску, надежность приближенных формул для определения минимальной нагрузки Дты обычно заметно ниже надежности аналогичных формул для Ртлх-
При работе штанговой насосной установки возникают различные силы сопротивления. Наиболее существенное влияние на силовые и энергетические показатели и надежность установки оказывают следующие силы:
механического трения колонны штанг о стенки НКТ Дгрмех. гидродинамического трения штанг Ргр г, трения плунжера о стенки цилиндра Ртр пл, гидравлического сопротивления от перепада давления в нагнетательном клапане насоса Ркл „■
Абсолютная величина каждой из этих сил, а также энергия, которую необходимо затратить на их преодоление, и степень относительного их влияния на показатели эксплуатации ШСНУ сильно зависят от физических свойств добываемой продукции, конструкции скважины, компоновки и режима работы оборудования.
Ниже приведены зависимости, используемые для расчета сил сопротивления.
Механическое трение штанг обусловлено тем, что вследствие отклонения ствола скважины от вертикали колонна штанг с определенной силой прижимается к стенкам колонны НКТ.
В большинстве случаев профиль скважины может быть схематизирован плоской кривой, имеющей несколько интервалов с различными (но постоянными в пределах данного интервала) углами наклона. В этом случае для расчета силы механического трения
р min = Ршт(1 -S/T71790);
формула Д. Джонсона
Рmin = Ршт (Кгрх - Sn2/1790).
(9.70)
(9.71)
205
штанг может быть использована зависимость, предложенная А. А. Песляком и упрощенная А. X. Шариповым
П
^тр мех =сшт £ ALi(<?mTi-sin“i-rPi-rAai/ALi). (9-72)
С= 1
где Сшт — коэффициент трения штанг о трубы; A Li — длина /-го участка с отклонением а- от вертикали, м; — текущая суммарная нагрузка от веса жидкости штанг и сил трения, приложенная к нижнему сечению (-го участка, Н; а,- — угол отклонения /-го участка ствола скважины от вертикали, рад.
Коэффициент трения Сшт, по данным ряда авторов, колеблется в широких пределах: от 0,1 до 0,7 и зависит от свойств жидкости, заполняющей подъемные трубы, в первую очередь от ее вязкости и содержания воды. В. М. Троицкий рекомендует принимать при расчетах следующие средние значения коэффициента трения Сшт:
ДЛЯ обвОДНеННОЙ Нефти С ВЯЗКОСТЬЮ 10
6—10
5 М2/С Сшт =
= 0,25,
для легкой нефти с вязкостью менее 3 X 10-5 м2/с Сшт =0,20, то же более 3 X 10-5 м2/с Сшт =0,16.
Формулу (9.72) можно упростить, если принять постоянным угол отклонения ствола скважины от вертикали во всем интервале подвески насоса и равным максимальному его значению: тогда учитывая, что при а < 15°, sin а ж а окончательно получают
^тр мех = ^-шт *тах (^ж »)• (9.73)
Для расчета силы сопротивления движению штанговой колонны в потоке вязкой жидкости, т. е. силы гидродинамического трения Ртр г предложено большое число приближенных формул, отличающихся друг от друга упрощающими допущениями и степенью учета различных факторов. А. М. Пирвердян получил формулу для расчета Рф г для гладкой, т. е. безмуфтовой, штанговой колонны и при отсутствии потока жидкости в подъемных трубах, т. е. когда трубы заглушены на нижнем конце
Ртр г — 2л2/.н■ vjk■ Рж• SNMum (9.74)
где -Мшт = |/[(тЧ1)-1пф!- 1) - 1], m = DtbAW (9.75)
Рассчитать Prp г с учетом движения жидкости в насосно-компрессорных трубах можно по следующей формуле:
Ртр г = 2дтжРжРн ( ± л/VS-Аг — UBi), (9.76
где знак + соответствует ходу штанг вверх, а знак — ходу вниз; А ь Вг — числовые коэффициенты, зависящие от размеров кольцевого сечения между штангами и подъемными трубами;
(m2 — 1) + 4 In m/(m2 — 1) — 2
(m2+ 1) In m — (m2 — 1)
(m2 — 1) — 2 In w .
(m2 1) In m — (m2 — 1) ’
(9.77)
206
и = 8нд/[я (1 — Рв) (0?в — 4Т)].
Общую силу гидродинамического трения для ступенчатой колонны определяют суммированием величин, полученных по (9.74) и (9.76) для каждой из ступеней.
Сила трения плунжера о стенки цилиндра согласно рекомендациям А. Н. Адонина может быть приближенно оценена по эмпирическим формулам В. И. Сердюка.
При смазке водой
Т’тр пл = 0,92 Опл/6 — 137. (9.78)
При смазке трансформаторным маслом
Ртр пл
0,82-Опл/б — 127.
(9.70)
(9.71)
205
штанг может быть использована зависимость, предложенная А. А. Песляком и упрощенная А. X. Шариповым
П
^тр мех =сшт £ ALi(<?mTi-sin“i-rPi-rAai/ALi). (9-72)
С= 1
где Сшт — коэффициент трения штанг о трубы; A Li — длина /-го участка с отклонением а- от вертикали, м; — текущая суммарная нагрузка от веса жидкости штанг и сил трения, приложенная к нижнему сечению (-го участка, Н; а,- — угол отклонения /-го участка ствола скважины от вертикали, рад.
Коэффициент трения Сшт, по данным ряда авторов, колеблется в широких пределах: от 0,1 до 0,7 и зависит от свойств жидкости, заполняющей подъемные трубы, в первую очередь от ее вязкости и содержания воды. В. М. Троицкий рекомендует принимать при расчетах следующие средние значения коэффициента трения Сшт:
ДЛЯ обвОДНеННОЙ Нефти С ВЯЗКОСТЬЮ 10
6—10
Источник: https://tut-files.ru/previewfile/115988
Смотрите также:
| 2014 biblioonline ru |