Задание.

 

Выбор наземного и подземного оборудования при глубинно-насосной штанговой эксплуатации.

1. Выбрать типоразмер станка-качалки и диаметр плунжера насоса (выбор станка-качалки выполнить для станков-качалок выпускаемых по ГОСТ 5866-84, согласно диаграмм составленных Адониным А.И.).

2. Выбрать типоразмер плунжерного насоса и назначить его рабочие параметры, длину хода плунжера и число качаний в минуту. При выборе типоразмера насоса обратить внимание на заданную глубину, связав её с типоразмером насоса НСН (НГН). При наличии песка в жидкости назначить тип плунжера (Г;К;П;В) и группу посадки. При выборе числа качаний стремиться к минимальному его значению, а при выборе длины хода к максимально возможному значению.

3. Выбрать конструкцию колонны штанг и рассчитать их на выносливость.

4. Выбрать типоразмер НКТ, рассчитать НКТ на прочность (от воздействия страгивающей нагрузки).

5. Определить нагрузки в точке подвеса штанг (по формуле Вирновского А.С.).

6. Выбрать типоразмер станка-качалки.

7. Определить значения ускорения точки подвеса штанг по уточненной (приближенной теории) через 150 (00; 150; 300; и т.д. до 1800).

8. Определить мощность привода (по формулам Ефремова, Ларионова, Плюща).

9. Рассмотреть основные правила эксплуатации СК.

Дано: Глубина установки насоса – 2200м;

количество отбираемой жидкости – 40м3/с;

динамический уровень – 1800м;

содержание песка – 0,1%;

вязкость – 0,2Па;

плотность нефти – 890кг/м3;

наружный диаметр обсадной колонны – 0,146м.

Решение.

 

1. По (1) выберем станок-качалку 8СК-12-3,5-8000 и диаметр плунжера насоса 38мм.

2. Выберем типоразмер плунжерного насоса НСВ2-38-25-35, длина хода плунжера   Назначим тип плунжера В (наличие песка). Группа посадки 2 – с зазором от 0,07 до 0,12мм.

3. В заданных условиях по (1) следует принять

Максимальное значение нагрузок в точке подвеса штанг

где  – коэффициент потери веса штанг в жидкости:

где  – плотность материала насосных штанг (стали), .

 – вес 1 м принятых штанг диаметром 22мм,

 – площадь поперечного сечения плунжера, :

.

Максимальное напряжение в штангах  :

Условие обеспечения прочности выполняется.

4. Соответственно выбранному диаметру и типу насоса выберем по (1) диаметр и тип НКТ:

НКТ 73 с высаженными наружу концами.

Величина страгивающей нагрузки резьбового соединения, когда напряжение в нарезанной части материала трубы достигает предела текучести , Н:

где  – средний диаметр резьбы в плоскости первого витка,

 – толщина тела трубы под резьбой в основной плоскости,

 – предел текучести,

 – коэффициент:

где  – номинальная толщина стенки трубы

 – угол между опорной поверхностью резьбы и осью трубы,

 – угол трения для резьбы,

 – длина резьбы до основной плоскости,

Напряжения от действия страгивающей нагрузки

где  – площадь сечения труб.

Условие обеспечения прочности выполняется.

5. Максимальная нагрузка на основе динамической теории по формуле А.С. Вирновского с учетом собственных колебаний колонны насосных штанг

где  – сила тяжести колонны штанг, Н:

 – сила тяжести жидкости, находящейся над плунжером, Н:

 – коэффициенты отношения длин звеньев станка-качалки:

где  – угловое перемещение кривошипа соответствующего моменту максимальной скорости точки подвеса штанг.

Из зависимости  получим значение

где  – площадь сечения насосных труб, м2:

где  – наружный диаметр НКТ, м;

 – внутренний диаметр НКТ, м:

 – деформация штанг, м:

где  – модуль упругости материала штанг,

 – угловая скорость вращения кривошипа,

6. ............