ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 253
Скачиваний: 3
для верхней ступени
0 1 1 |
°пл |
|
£ + |
Рж ( і ~ |
d \ |
> |
V 2 |
d \ |
■о |
d l |
) г + Р и і ( £ - Ж - ^ г ) ; (Ѵ .35) |
||
|
|
, |
||||
а а 1 |
= 575 |
|
L + |
m cррш |
СО-5 |
(Ѵ .36) |
|
2 g |
|||||
|
|
|
|
|
|
*^макс 1 О'ср j -f- СГа1.
Следовательно, для двухступенчатой колонны штанг должно иметь место равенство
^макс і®аі — ^макс 2^а2-
Подставляя в это равенство значения отдельных членов, найден ные выше, и решая его относительно I, можно определить длину нижней ступени колонны штанг.
При подборе группы прочности стали для штанг надо руковод ствоваться следующими нормами допускаемых приведенных напря жений [37]:
для углеродистых штанг (сталь 40У) — 7 кгс/мма; для тех же штанг с уплотненной поверхностью, наклепанной
дробью, — 8 кгс/мм2; для нормализованных штанг из хромоникелевой (20ХН) или
марганцовистой (36Г1) стали — 9 кгс/мм2; для сорбитизировэнных штанг из никельмолибдеиовой стали
15НМ — 11 кгс/мм2.
Кроме аналитического метода (по формулам А. С. Вирновского), для подбора насосных штанг по приведенным напряжениям можно пользоваться расчетными таблицами (приложения 13, 14, 15) и номо граммой Я. А. Грузинова (см. рис. 60). На этой номограмме по оси абсцисс отложены глубины спуска насоса в м, а по оси ординат — значения приведенных напряжений в кгс/мм2.
Система точек и квадратов в правой части номограммы (I), соеди ненных между собой пунктирными линиями, выражает сочетание применяемых диаметров насосов и штанг.
Система пунктирных линий в левой части номограммы (И) выра жает сочетание чисел качаний гг и длины хода сальникового штока s.
Система сплошных линий в левой части номограммы (III) служит для расчетов ступенчатых колонн. Расстояния между этими линиями и осью ординат выражают, величины снижения приведенного напря жения при переходе от ступени меньшего диаметра к соседней ступени большего диаметра.
Таким образом, пользуясь номограммой, можно быстро и без громоздких вычислений рассчитать ступенчатую колонну штанг.
60
7. Расчет утяжеленного низа колонны насосных штанг 1
Исследованиями Н. В. Зубкова установлено, что сила трения плунжера о цилиндр насоса при отсутствии в жидкости песка имеет небольшую величину, которой можно пренебречь.
Фактически опусканию штанг при ходе плунжера вниз противо действуют следующие силы:
1)разность гидравлических сил, действующих на плунжер снизу
исверху;
2)гидравлические сопротивления при движении жидкости через нагнетательные клапаны;
3)силы трения штанг о трубы и жидкость;
4)инерционные силы.
Последние две силы действуют равномерно по всей колонне штанг (кроме случая искривления ствола), а потому не вызывают продоль ного изгиба штанг. Следовательно, суммарная сила, вызывающая продольный изгиб штанг при ходе вниз, будет
Снз = 0,1£рж/ Ш+ Стк кгс, |
(V.37) |
где 0,1І,рж/ш — разность гидравлических сил, действующих на плунжер снизу и сверху (L — глубина спуска насоса в м); рж — относительная плотность жидкости; /ш — площадь сечения штанг в см2); GTK— гидравлические сопротивления в нагнетательных кла панах, равные
Gm = nKAp(FnJt- f 0), |
(V.38) |
где re« — число нагнетательных клапанов на плунжере; F„n — пло щадь сечения плунжера в см2; / 0 — площадь отверстия в седле кла пана в см2; Ар — потеря напора в одном клапане, определяемая по формуле [39]
А р = М - Ю - Ч ^ Р ж |
( Ди,)« кгс/см2 |
|
(V.39) |
(здесь s — длина хода плунжера в |
м; п — число ходов |
плунжера |
|
в минуту; d0 — диаметр отверстия |
в седле клапана |
(в одинаковой |
|
с Dnn размерности); р — коэффициент расхода (определяется в зави симости от числа Рейнольдса) [47, рис. 23]).
Для определения Re надо найти максимальную скорость движе ния жидкости через отверстие в седле клапана по формуле [39]
..макс _ D^nns |
(V.40) |
|
d§60 |
||
|
По величине силы, вызывающей продольный изгиб штанг, нахо
дят величину изгибающего напряжения в штангах: |
|
||
|
Она = |
g|13(dI7~dm) КГС/СМ2, |
(V.41) |
1 Н. В. З у б к о в . |
Методика определения потребного утяжеленного низа |
||
насосных штанг. «Нефть |
п газ», |
1964, № 1, с. 43—47. |
|
61
где dr и dw — внутренний диаметр насосных труб и диаметр насос ных штанг в см; W = 0,1 — момент сопротивления штанг.
Если аІІЗ получится больше допускаемого (400 кгс/см2), |
то следует |
применить утяжеленный низ. |
|
Необходимый вес утяжеленного низа будет |
|
GyT= GH3 — Сдоп кгс, |
(V.42) |
где допускаемая нагрузка ^Доп определяется из формулы для сгнз:
aH3W |
(V.43) |
|
^?доп |
— с?щ |
|
Длина утяжеленного низа |
|
|
Gут |
|
|
Iут Ош |
м, |
(V.44) |
где дш— вес 1 м насосных штанг, |
принимаемых в качестве утяже |
|
ленного низа, в кгс.
Утяжеленный низ колонны насосных штанг следует также при менять при небольших заклиниваниях плунжера насоса песком. Необходимый вес утяжеленного низа в этих случаях определяется опытным путем и не должен превышать 360 кгс.
После подбора утяжеленного низа надо проверить его на воз можность спуска в иасосиые трубы принятого диаметра. Иногда приходится увеличивать диаметр насосных труб.
8. Расчет газового и газо-песочного якорей [31]
Расчет газового и газо-песочного якорей состоит в определении диаметра корпуса, числа корпусов, длины якоря, коэффициента сепарации, числа отверстий в каждом корпусе, объема песочной секции и диаметра рабочей трубки песочного якоря.
Площадь сепарационного сечения якоря Ея в см2 (при диаметре пузырьков газа 0,2 см и коэффициенте использования объема якоря 0,6) определяется по формулам:
для тяжелых, вязких нефтей
Ря = 0,013EnJ1s/iv; |
(У.45) |
для легких нефтей |
|
Ея= 0,0054Еплз?г-^ѵ; |
(Ѵ.46) |
для нефтей, обводненных более чем на 80%, |
|
Ея= 0,00012Епл5И. |
(Ѵ.47) |
Величины, входящие в эти формулы, имеют следующие значения и размерности; Рпл — площадь сечения плунжера насоса в см2; s — длина хода плунжера в см; п — число качаний в минуту; ѵ — кинематическая вязкость жидкости в см2/с.
62
Задаваясь диаметром всасывающей трубы (обычно принимается 48 мм), определяют диаметр корпуса газового якоря:
|
|
D» = V Jl T |
+ d» см’ |
(v.48) |
|
где |
dH— наружный диаметр всасывающей трубы в см. |
|
|||
|
Найденную величину диаметра корпуса округляют до размера |
||||
стандартного диаметра. |
|
|
|
||
|
Если такой якорь спустить в скважину нельзя, то необходимо |
||||
применить |
многокорпусный |
якорь. |
Число корпусов будет |
равно |
|
|
|
|
= |
Я |
(V.49) |
|
|
|
1 |
|
|
где |
Ря — |
общая потребная |
площадь сепарации в см2; F’a = 0,785 |
||
І ф я )2 — <2Ц — площадь сепарации одного корпуса газового |
якоря, |
||||
диаметр которого соответствует габаритам скважины. |
|
||||
|
Рабочая длина однокорпусного якоря должна быть не менее 207)я, |
||||
а длина каждого корпуса многокорпусного якоря |
|
||||
|
|
|
= |
|
(V.50) |
|
Коэффициент сепарации газового якоря будет1 |
|
|||
|
|
К с |
|
(V.51) |
|
где £?„ — количество газа, приходящееся на газовый якорь, в м3/м3; G„ — количество газа, проходящего через насос, в м3/м3;
GЯ |
0,5 (G0— ар) |
F пл |
(V.52) |
||
Р+ |
1 |
’ F - K ’ |
|||
|
|
||||
|
|
GT— ар |
(V.53) |
||
|
~ |
Р+ 1 |
’ |
||
|
|
||||
где G0 — общий газовый фактор в |
м3/м3; р = |
— избыточное |
|||
давление на приеме якоря в кгс/см2 (h — глубина погружения насоса под динамический уровень в м; р — плотность жидкости); GT — газовый фактор для потока нефти в трубах в м3/м3; а — коэффициент
растворимости газа в (кгс/сма) ; Р — площадь сечения эксплуата
ционной колонны в см2.
Число отверстий в каждом корпусе газового якоря можно опре делить по формуле А. С. Вирновского
(V.54)
1 Н. В. З у б к о в . Определение коэффициентов сепарации газовых яко рей. «Нефть и газ», 1963, № 5, с. 37—40.
63
где п г и п2 — число отверстий в верхнем и нижнем корпусах; X —
коэффициент гидравлического сонротивления |
(принимается |
X = |
|
= 0,03); |
р — коэффициент расхода жидкости через отверстия |
(при |
|
нимается |
р = 0,7); L — расстояние между |
отверстиями |
во |
внутренних трубах верхнего и нижнего корпусов в см (принимается
L = |
1,2/я, где |
Ія — рабочая длина |
корпуса якоря); dB — внутрен |
||
ний |
диаметр всасывающей трубы |
в |
см; |
d0— диаметр отверстий |
|
в якоре в см |
(обычно d0 = 1 см); |
п0 |
= .П2~^Пі — среднее число |
||
отверстий, принимаемое равным 14. |
£ |
|
зная их сумму (пг + |
||
Найдя разность числа отверстий п2 — щ и |
||
-г п 1 = 28), можно определить значения п2 и |
пѵ |
Суммарная площадь сечения отверстий в наружной трубе якоря должна быть по крайней мере в 4 раза больше сечения приемного клапана насоса.
Объем песочной секции газо-песочного якоря ЯГП-1 |
|
|
FK= |
м2) |
(Ѵ.55) |
где DK — диаметр корпуса якоря в м; ^ = 5 м — длина песочной камеры.
Диаметр внутренней рабочей трубки песочного якоря при отсут ствии насадки
d, |
120 000ѵ |
(Ѵ.56) |
|
|
где Dnn и s — в см.
При наличии насадки диаметр ее выходного отверстия опреде ляется по этой же формуле. Верхний диаметр рабочей трубки в этом
случае рассчитывается по формуле |
|
dB= 2 JHtg-|- + d0, |
(V.57) |
где Ін — длина насадки (обычно принимается равной |
8 см); а = |
= 4° — угол конуса; dQ— наименьший диаметр насадки в см.
9. Расчет подлива жидкости в затрубное пространство насосных песчаных скважин 1
Для определения количества жидкости, необходимой для выноса на поверхность различных фракций песка, рекомендуется пользо ваться графиком, составленным АзНИИ по добыче нефти (рис. 24). По оси абсцисс отложены диаметры песчинок б в см, а по оси орди нат — скорости взвешивания песка в восходящем потоке жидкости.
1 Временная инструкция по подливу жидкости в затрубное пространство насосных песочных скважин. Баку, Азнефтенздат, 1951. 21 с.
G4