ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 0
X 1296 = 4620 кгс (ql и </., — соответственно вес 1 м насосных
штанг диаметром 22 и 19 мм); ■ |
. |
Рщ — Рж |
~ |
7850 —900 |
0,885 - |
|
_ |
' |
Р^ |
7850 |
2,1 • 122 |
||
коэффициент потеріГ'веса штанг в жидкости; |
т = |
sn- |
||||
|
|
|
|
|
1440 |
1440 |
=0,21 — фактор динамичности. Следовательно,
Ршкс= 1000 4- 4620 (0,885 + 0,21) = 6050 кгс (59,3 кН).
2. Максимальная нагрузка на основе динамической теории по формуле А. С. Вирновского с учетом собственных колебаний ко лонны штанг [31 ] будет
Входящие в формулу величины имеют следующие |
значения: |
Рш= 4620 кгс — полный вес колонны насосных штанг; |
Р',к — вес |
столба жидкости между плунжером и штангами, который равен
Рж ( F ^ L - f ^ - Ш = |
(6,15-1800-3,8- 504-2,83-1296) = |
= 495 кгс;
Р'ік — вес столба жидкости от приема насоса до динамического уровня, который равен нулю, так как уровень находится у приема насоса; сІш— средний диаметр насосных штанг, эквивалентный диаметрам двухступенчатой колонны, с учетом их процентного соот-
ношения равный.—----^ |
-----— = 19,9 мм; |
со = |
1,26 |
рад — угло |
вая скорость; X — удлинение штанг от веса столба |
жидкости: |
|||
Fплрш^-2 |
6,15 • 900 • 1800“ |
^ 0-7С |
м- |
|
Ё й ~ |
104 - 2,1 • 106 . зд — и’//э |
|
||
(где /ш = 0,785 -1,992 = 3,1 см2 — средневзвешенная площадь попе речного сечения штанг диаметром 1,99 см); а и а1 — коэффициенты, зависящие от кинематики станка-качалки; коэффициент а — отно
шение угла поворота кривошипа -у- к углу его поворота (считая от
начального неподвижного положения), при котором скорость |
дости |
|||||||
гает максимума; для СКН10-2115 при |
s = 2,1 м |
а = |
1,15 |
[14]; |
||||
коэффициент |
определяется |
из равенства |
|
|
|
|||
|
|
«с |
2г |
2 - 0,86 _Q gfj |
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
где г - 0,86 м — радиус кривошипа при длине хода |
s |
2,1 м; е — |
||||||
отношение |
площадей просвета |
/ пл ■J n' = |
?оо~~о'І = |
0,18 |
|
(здесь |
||
|
|
|
|
/т — /ш |
ІУ»Ь— о Л |
|
|
|
'18 Заказ |
625 |
|
|
|
|
|
|
193 |
Ут= 19,8 см2 — площадь проходного сечения 50-мм насосных труб);
і|)— коэффициент, равный - |
fT = ■■^|6S — = 0,74 (/^ — 8,68 см2— |
|||
/ т “г /ш |
bibb *т 3,1 |
|
||
площадь сечения 60-мм труб по |
металлу). |
|
||
Подставив в формулу для Рмакс |
найденные*числовые величины, |
|||
получим |
|
|
|
|
Рмакс = 4620 + 495 + |
У |
’(4620+ ° ’3 ■° ’18 • 495) х |
||
|
||||
X |Д ),8 2 .0 ,7 4 - ^ ! р - + |
2 • 9,81 |
4620 (1 |
^)х |
|
1’153; |
|
|
||
X ( ° ’82- Щ ^ |
) ~ |
6440 кгс (63 кН)- |
|
|
На основе экспериментальных |
работ, |
проведенных в АзІіИИ |
||
А. Н. Адониным, были установлены следующие пределы примени
мости |
формулы А. |
С. Вириовского: |
|
|
||
|
|
|
р = — SS 0,785; |
|
||
|
|
|
^ |
а |
|
|
|
3 8 500 |
0 |
38 500 |
2 л * 19 |
кач/іМин |
|
|
п = — |
------ 2 |
1800 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
(значение п найдено |
из |
предыдущей формулы при а = 5100 м/ч). |
||||
В нашей задаче р = 0,445 |
и п — 12, поэтому формула Вирнов- |
|||||
■ского |
применима. |
|
|
|
|
|
3.Максимальная нагрузка на основе динамической теории'
формуле И. А. Парного [31]
|
■^макс— РЖ і Рш(Ь- |
sit2 |
|
t g |
р |
||||
|
1800 |
* |
р |
)• |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
В этой |
формуле t g p |
— коэффициент, |
|
учитывающий эффект |
|||||
вибрации штанг, а р - |
параметр, характеризующий режим откачки, |
||||||||
равный 0,445 рад/с = |
0 ,4 4 5 • 180 |
= |
|
25,4 град/с; |
|||||
|
|
|
3,14 |
|
|
|
|
|
|
|
t g p |
_ |
t g 25,4 |
_ |
0,47 _ |
л |
п 7 с |
||
|
р |
' 0 ,4 4 5 |
|
0 ,445 |
|
’ |
|
||
Таким |
образом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рмакс = 1000 + 4620(0,885 + ^ У |
^ 1,075) - |
5950 кгс (58,5 кН). |
|||||||
4.Максимальная нагрузка на основе динамической теории
эмпирической формуле А. Н. Адонииа [14]
|
m rn |
2 , 2 4 “ 0 , 3 3 L 1 0 * + 250s, |
Р макс — |
Т Р ж + ( Р ш + Ь Р ж ) 9Ö6T |
194
где е = 0,18 — отношение площадей просвета; т — кинематиче ский коэффициент, который для станка-качалки СКН10-2115 при
радиусе кривошипа |
г = 0,86 м и длине шатуна |
Іш = 3,3 м будет |
|
т |
Mil |
|
— 1,3. |
|
|
||
Подставив в формулу найденные |
величины, |
получим |
|
Рнакс = 4620 +1000 + |
(4620 + 0,18 • 1000) |
1,3 • 0,86 • 12 2 , 2 4 —0,3 3 « 1800-1о- * |
|
это |
+ |
||
+ 250.2,1 = 6150 кгс (60,3 кН).
Как видно из полученных расчетов, наибольшее значение на грузки па головку балансира получается при динамическом режиме работы по формуле А. С. Вириовского, которая дает наиболее близ кое совпадение с практическими результатами непосредственного замера динамографом действующих на сальниковый шток нагрузок.
|
О |
Ход сальникобого штока, мм |
|
|
|
\0Рs- |
Ю Z0 30 40 50 ВО |
70 во 30 WO IW по |
|||
во |
|
|
|
|
|
О70 |
ъ в , |
|
|
с |
|
е |
во |
2 |
|||
о 3 |
—h |
|
|||
* |
50 |
1 |
|
||
сд |
40 |
1 |
L |
|
|
ю ^ |
|
||||
а5; I3 |
30 |
и |
/ |
|
|
о |
|
- d |
|||
с; |
го |
/Г |
в |
|
|
ijо |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
Масштаб хода Г.30, Масштаб усилий /%-вОкгс |
||||
Рис. |
58. |
Динамограмма работы |
штангового |
насоса. |
|
Задача 38
Нагрузки, действующие при работе глубинного насоса в точке подвески насосных штанг, состоят из следующих элементов:
1) статических нагрузок от веса насосных штанг и жидкости, а также сил трения плунжера в цилиндре насоса и трения насосных штанг о трубы;
2) динамических нагрузок, вызываемых силами инерции движу щихся масс насосных штанг в жидкости, а также вибрацией штанг.
Нагрузки на штанги, возникающие от указанных причин, дей ствуют одновременно, и для практических целей необходимо знать их совокупное действие. Но ввиду сложности определения динами ческих нагрузок расчетным путем можно пользоваться более точ ным и простым способом — непосредственным измерением этих нагрузок при помощи динамографа.
По динамограмме нормальной работы глубинного насоса (рис. 58) требуется определить максимальную и минимальную нагрузки на
13* |
195 |
•сальниковый шток, амплитуду колебаний нагрузки, максимальное напряжение в верхней штанге и коэффициент подачи насосной установки, если масштаб усилий динамографа составляет 80 кгс на одно деление 100%-ной шкалы (1%), а масштаб хода равен 1 : 30.
Максимальное усилие в точке М и минимальное в точке А будут
-Рмакс= 80 кгс • 65 = 5280 кгс (51,7 кН)
Рті„ = 80 кгс ■27 = 2160 кгс (20,2 кН).
Амплитуда колебаний нагрузки за один цикл (ход вверх и вниз)
А = Р„акс - 𠹄 = 5280-2160 = 3120 кгс (30,5 кН).
Рис. 59. Номограмма для определения статических нагрузок на головку балансира.
Максимальное напряжение |
в верхней штанге диаметром 22 мм |
|
и площадью сечения /ш = |
3,8 см2 |
|
< W = - 2 = - |
= |
1390 „гс/с„* (13,в - f b ) . |
Потеря хода плунжера ЪВ вследствие деформации насосных штанг и труб
К = (28 —18)30 = 300 мм.
Коэффициент подачи насосной установки, |
учитывающий наполне |
||
ние насоса и упругие удлинения штанг |
и |
труб, |
|
ВС |
110— 28 |
а п |
|
Ч = Ä T = 1W =18 ~ |
0’9- |
||
196
Задача 39
Определить статические нагрузки и удлинение насосных штанг и труб при помощи номограммы Р
Величина нагрузки от веса насосных штанг, погруженных в жид
кость, Р'ш = |
qL, |
где |
q — вес 1 мштанг в жидкости, |
L — глубина |
спуска насоса в м. |
жидкости Рж= 0,1 FLpж, где |
F — площадь |
||
Нагрузка |
от |
веса |
||
сечения плунжера в см2; рж — относительная плотность жидкости. Удлинение насосных труб и штанг под действием нагрузки от
веса жидкости определяется по формуле
РжЬ
Е ’
где /ш— площадь сечения насосных штанг в см2; /т — площадь живого сечения тела насосных труб в см2; Е — модуль упругости стали в кгс/см2.
Для облегчения и ускорения вычисления Р'ш, Ржи X предложена номограмма (рис. 59). Устройство ее и применение поясним на сле дующем примере. Определим Р'ш, Ржи К при следующих данных:
L = |
1000 м, |
Dnn = |
56 мм, |
Dr = |
76 мм (внутренний), |
сіш = |
22 мм, |
р ж = |
° , 9 . |
абсцисс |
левой |
части |
номограммы из точки |
L = |
1000 м |
На оси |
|||||||
проводим вертикаль до пересечения с линией плотности жидкости рж = 0,9. От найденных точек проводим горизонталь вправо до пере сечения с линиями диаметра плунжера насоса и насосных штанг в правой верхней части номограммы. Затем проводим вертикаль вниз до пересечения с осью абсцисс Р. Точки пересечения определят
Рж= 2210 кгс (21,6 кН) и Р'ш = 2810 кгс (27,6 кН). Далее для определения X проводим вертикаль вниз из точки Рждо пересечения с линией глубины спуска насоса L. Из найденной точки проводим горизонталь влево до пересечения с линиями диаметра насосных труб и насосных штанг. Из точек пересечения опускаем перпенди куляры до пересечения с осью деформации X и находим раздельно
Хт= 0,265 м иА,ш = 0,07 м; поэтому А, = Хтт Аш = 0,265 — 0,07 = - 0,335 м.
25. Расчет п подбор колони насосных штанг
Задача 40
Подобрать двухступенчатую колонну насосных штанг из стали 36Г1 для работы вставного насоса Dnn = 43 мм на глубине L =
= 1200 м при |
факторе динамичности тп = 0,2; |
плотность добывае |
|
мой нефти рн |
= |
900 кг/м3; диаметры штанг 16 |
и 19 мм. |
Расчет ведем |
по первому способу путем |
определения точки, |
|
в которой напряжение будет равно максимально допустимому [311.
1 С. Г. И б р а г и м о в |
и др. Номограмма для обработки дпнамограмм |
глубшшопасосных скважин. |
АНХ, 1970, № 3, с. 32—33. |
197
Длина нижней ступени штанг должна быть (счет индексов сверху)
7 oh — РЖ
2 _ ffа (&+"») ’
где а = 1500 кгс/см2 — максимальное допустимое напряжение;
Рж— вес столба |
жидкости над плунжером, который равен |
= |
|||||||||||||
_ |
Ььб • 900j_I200 |
_ |
|
-[5 ßQ кгс |
|
_ |
|
14,6 |
с м 2 |
— площадь |
сечения |
||||
плунжера); |
Ъ = |
|
Рш~ Р"- = |
|
|
|
= |
0,885 — коэффициент по |
|||||||
тери |
веса |
штанг |
|
в |
жидкости; |
|
/ 2 = |
2 |
см2 — площадь |
сече |
|||||
ния |
штанг диаметром |
16 мм; |
д2 = |
1,67кг— масса |
1м этих штанг. |
||||||||||
|
Находим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 5 0 0 - 2 — 1560 |
= |
800 м. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1,67 (0,885 + |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
0,2) |
|
|
|
|
||||
|
Длина |
верхней |
ступени |
штанг |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
, |
|
о |
( / і - / а ) |
1500 (2 .83 — 2,0) |
_ / о п |
„ |
|
|||||
|
|
|
1 |
|
<1і ( Ь + т ) |
2,35 (0,885 + |
0,2) |
|
|
|
|||||
где / х = 2,83 см2 |
|
— |
площадь сечения |
штанг диаметром |
19 мм; |
||||||||||
(/1 |
= |
2,35 кг — масса |
1 м этих |
штанг. |
L = 490 + |
800 = |
1290 м) |
||||||||
|
Общая |
длина |
|
двух ступеней |
(Д + |
||||||||||
получилась несколько больше заданной глубины подвески насоса; следовательно, третья ступень не требуется. Для подвески насоса на 1200 м следует уменьшить длину верхней ступени на 90 м, и она
будет 490 — 90 = |
400 м. |
|
|
Максимальное |
напряжение в точке подвески штанг |
||
Р макс |
4 0 3 0 |
1424 кгс/см2 (13,9 кН/см2), |
|
|
Т\ |
"2Ж |
|
где |
|
||
|
|
|
|
Рмакс = Рж+ Рщ Ф + т) — Рж + ІЯіЬ + Qzk) (b + m) — |
|||
= 1560 + (2,35.400ч -1,67 - 800) (0,885 + 0,2) = 4030 кгс (39,6 кН).
Такое напряжение допустимо для штанг из марганцовистой стали
36Г1.
Задача 41
Подобрать равнопрочную трехступеичатую колонну насосных штанг из стали 15НМ диаметром 25, 22 и 19 мм для работы вставного
насоса |
DnJl = |
32 мм на глубине L = |
2500 м; плотность нефти р„ = |
||||
= 950 |
кг/м3; |
|
фактор |
динамичности |
т = |
0,3. |
|
Расчет ведем по второму способу, |
при |
котором максимальные |
|||||
напряжения |
в |
каждой |
ступени штанг |
равны между собой [31]. |
|||
Исходя из |
условий равнопрочное™ опасных сечеиий колонны |
||||||
198