(2.41)

где

; h - константа трения, с^-1 ( h = 0,2 - 1,0 с^-1);

- гиперболический синус.

При (β = 0 из формулы (2.41) получается формула (2.40).

В случае наличия силы сопротивления, вызванной сопротивлением потоку жидкости в нагнетательном клапане и трением плунжера о цилиндр, в формулах (2.37) - (2.41) не­обходимо λтр +λшт заменить на

, (2.42)

При двухступенчатой колонне штанг с учетом сопро­тивления движению штанг в вязкой жидкости

(2.43)

где Sпл определяется по зависимости (2.33).

Теоретическая производительность глубинно-насосной ус­тановки определяется по формуле [19, 27]:

(2.43')

Коэффициент подачи ШГНУ

. (2.44)

Определяя Qф по формуле (2.37), получим

, (2.45)

.

Для облегчения расчетов можно пользоваться номограм­мой Иванова [27, с. 52]. По этой номограмме можно ориенти­ровочно найти любой из пяти параметров работы ШГНУ (Q, D, S, n, η) при четырех известных других.

Задача 12. Определить производительность и коэффициент подачи ШГНУ по различным формулам и сравнить их.

Дано: глубина скважины Н = 1500 м;

глубина спуска насоса L = 1400 м;

диаметр насоса Dпл = 38 мм;

диаметр штанг dшт = 19 мм; dтр = 60 мм;

плотность нефти ρн = 850 кг/м³;

длина хода точки подвеса штанг S_A = 2,1 м;

число качаний n = 10 мин^-1;

забойное давление Рзаб = 30 кгс/см²;

содержание воды nв = 0,25.

Решение. Плотность жидкости

.

Расстояние до динамического уровня

.

Вес столба жидкости над плунжером

---

, полагая, что Рбуф = 0,

.

1. 
   Определим производительность по теории А. М. Юрчука (формула (2.37)).
   

Предварительно определим:

;

;

;

;

.Производительность по формуле (2.39) А. Н. Адонина

.

Режим откачки статический, Dпл < 43, m = 1,

.

2. 
   Производительность по формуле (2.40) А. С. Вирновcкого
   

;

.

4. Определим производительность по формуле (2.41) при условии, что h = 0,6 с^-1:

;

;

.

5. Определим производительность с учетом формулы (2.42), полагая, что сила сопротивления движению плунжера Рc = 4 кН.

По формуле (2.29) определим λсж штанг:

.

Изгиб штанг под действием Рс по формуле (2.32)

,

где

;

;

.

По формуле (2.42) найдем λ:

---

.

Найдем производительность по формуле (2.40):

.

Таким образом, производительность по первым трем фор­мулам не отличается. Существенные отличия наблюдаем при наличии силы сопротивления (формула (2.42)) и с учетом гидродинамического сопротивления при высоких константах трения h > 0,6 с^-1.

6. Определим коэффициент подачи:



Коэффициент подачи по формуле (2.44)



c учетом вязкости жидкости



с учетом силы сопротивления


2.5. Расчет прочности колонны штанг
Для определения напряжений, возникающих в штангах, необходимо найти наибольшие нагрузки за цикл хода вверх и вниз. При динамическом или переходном режиме работы эти нагрузки определяются по формулам (2.18) и (2.19). Затем находят наибольшее напряжение цикла (σmax), амплитуду напряжений цикла (σа) и приведенное напряжение σпр = (σтахσа)^0,5 .

При статическом режиме работы установки применяют уп­рощенные формулы [24]. При их выводе радиальными и ок­ружными напряжениями в штангах, пренебрегают:

(2.46)

где а₀ - опытный коэффициент, имеющий размерность удельного веса и учитывающий плотность жидкости, силы трения и другие факторы, не поддающиеся аналитическому расчету. Его принимают равным 11500 Н/м³; х - расстояние от рассчитываемого сечения штанг до плунжера; D - диаметр плунжера; dш - диаметр штанг; ΔР - перепад давления над плунжером; ρж - плотность жидкости; ω = π·n / 30 - угловая скорость вращения кривошипа; mср - средний кинематический показатель совершенства СК,

.

Кинематический показатель при ходе вверх (mхв) или вниз (mхн) равен отношению максимального ускорения точки подвеса штанг к его значению при гармоничном движений этой точки, т. е. по элементарной теории

---

,

где β₁⁰ - уголь между балансиром и шатуном при крайнем верхнем положении заднего плеча балансира; r - радиус кри­вошипа; Lш - длина шатуна.

По формуле А. С. Аливердизаде

, (2.47)

где k - заднее плечо балансира. Среднее напряжение в штангах

, (2.48)

где ρш - плотность материала штанг.

Зависимость для среднего напряжения цикла, окружное и радиальное напряжения в штангах, динамические силы, обус­ловленные движением жидкости, были уточнены [24]. Последние учитывают коэффициентом а'₀, равным 1.15. В результате зависимость принимает следующий вид:

для одноступенчатой колонны

; (2.49)

для ступенчатой колонны штанг можно получить

; (2.50)

, (2.51)

где ΣРшi - вес i-той секции колонны штанг с учетом ниже рас­положенных секций, fxi - площадь поперечного сечения i-той секции штанг.

При применении ступенчатой колонны штанг длины ступе­ней подбирают так, чтобы наибольшие значения σпр для верх­них секций ступеней были одинаковы, т. е.

.
Задача 13. Выбрать и рассчитать на прочность одноступен­чатую колонну штанг для СК-6-2,1-2500. Дано: Dпл = 38 мм;

буферное давление Рб = 0,3 МПа.

Решение. Выберем предварительно штанги диаметром 19 мм и определим параметр Коши:

.

Режим статический.

Определим перепад давления над плунжером из формулы (2.27):

---

.

Полагаем, что гидравлическое сопротивление движению жидкости в трубах мало, Рг = 0 (см. задачу 11). Найдем статическое давление над плунжером:

.

Давление под плунжером

.

Перепад давления над плунжером

.

Для СК-6-2,1-2500 максимальное число качаний n = 15, дли­на хода S_А = 2,1 м. Кинематический показатель совершенства СК6

;

.

Амплитуда напряжения цикла по формуле (2.46)



Среднее напряжение в штангах по формуле (2.48)

;

по формуле (2.49)



Максимальное напряжение

.

Приведенное напряжение

.

Допустимы штанги из ст. 40 нормализованные σпр = 70МПа, σт = 320МПа.

Задача 14. Выбрать и рассчитать на прочность двухступен­чатую колонну штанг для СК-6-2,1-2500.

Дано: Dпл = 38 мм;

глубина спуска насоса - 910 м;

динамический уровень - 880 м;

плотность жидкости ρж = 850 кг/м³;

буферное давление Рб = 0,4 МПа.

Решение. Определим параметр Кощи.

Для СК6 nmax = 15 мин^-1, ω =1,57 с^-1,


Режим статический.

Определим перепад давлений над плунжером из формулы (2.27):


Полагаем, что гидравлическое сопротивление движению жидкости в трубах мало, Рг = 0 (см. задачу 11). Найдем статическое давление над плунжером:

---

Смотрите также файлы

• Домашнее задание 6 1 Имеются следующие данные.doc

• Контрольная работа за 2 семестр По дисциплине Математика Вариант 2 Фамилия Имя.doc

• Закон от 14. 11. 2002 n 161фз (ред от 30. 12. 2021) "О государственных и муниципальных унитарных предприятиях".docx

• Вырежи и наклей какую хочешь игрушку.docx

• Расчеты установившейся свободной фильтрации из необлицованных каналов Аннотация. Цель.docx