fшт - площа поперечного січення штанги, м2

с - густина рідини, кг/м3

dв - внутрішній діаметр НКТ, м2

dш - діаметр штанги, м2

2.9 Перевірка працездатності верстата-качалки

Для перевірки працездатності вибраного верстата-качалки потрібно визначити максимальне навантаження на головку балансира та максимальний крутний момент на валі кривошипа редуктора і порівняти їх з відповідними параметрами вибраного верстата-качалки.

Максимальне навантаження на головку балансира визначають на основі динамічної теорії за формулою І.А.Чарного :

Рmax = Рр + Рш •(в + (5 • n2 • tgц) / (1800 ?ц)) , Н (2.18)

Рmax = 10499,3 + 43831,2 • (0,87 + (2,1• 4,52 • tg8,88?) / (1800 • 8,88?)) = 48650,6 Н

де ц - параметр, який характеризує режим відкачки і визначається за формулою :

ц = W • L / a, рад (2.19)

ц = 0,471• 1680 / 5100 = 0,155 • (180? / 3,14 ) = 8,88?

де W - кутова швидкість обертання кривошипа верстата-качалки, рад/с;

L - глибина спуску насоса, м ;

а - швидкість розповсюдження звуку в матеріалі штанг ( для сталі а = 5100м/с).

Кутова швидкість обертання кривошипа визначається за формулою :

W = р•n / 30, рад/с (2.20)

W = 3,14 • 4,5 / 30 = 0,471 рад/с

де п - число коливань верстата-качалки, кол/хв.

Мінімальне навантаження на головку балансира за цикл дії свердловинного насоса визначаємо за формулою :

Pmin = Рш • (b - (S • n2 • tgц) / (1800 • ц). Н (2.21)

Pmin = 43831,2 • (0,87 - (2,1 • 4,52 • tg •8.88?) / (1800 • 8.88?) = 38114.9, Н

Максимальний крутний момент на кривошипному волі редуктора визначаємо за формулою :

Mmax = [30 • S + 0.236 • (Pmax - Pmin)] • g .,Н • м (2.22)

Mmax = [30 • 2,1 + 0,236 • (48650,6 - 38114,9)] • 9,806 = 24999,6 Н • м

Одержані значення Pmax і Мmax не перевищують відповідно допустиме навантаження на головку балансира [Pmax] і допустимий крутний момент на кривошипному валі редуктора [Mmax], вказані в шифрі вибраного верстата-качалки, то вибраний верстат-качалка забезпечує роботу установки.

2.10 Визначення фактичної продуктивності установки

Фактичну продуктивність установки визначаємо за формулою :

Qф = 1.44 • Fпл • Sпл • n • с ? з , м3/добу (2.23)

Qф = 1,44 • 0,000615 • 1,8 • 4,5 • 1036,3 • 0,75 = 5,5 м3/добу

де Sпл - довжина ходу плунжера насоса, м ;

з - коефіцієнт подачі установки, який приймається 0,75;

інші позначення та їх розмірності такі ж як в попередніх формулах.

Фактичну довжину ходу плунжера визначаємо за формулою Л.С.Лейбензона - А. С. Вірновського :

Sпл = S / cosц - лcm , м (2.24)

Sпл = 1,8 / cos8.88? - 0.0044 = 1.82 м

де л - втрати ходу плунжера від видовження НКТ і насосних штанг.

При ступеневій колоні насосних штанг втрати ходу плунжера від видовження НКТ і штанг визначаємо за формулою :

Лст = Рр / Е •((L / fm) +( l1 / f1) + ( l2 / f2 ) + (l3 / f3)), м (2.25)

Лст = 10499,3/2,1 • 1011 • ((1680/0,0869) + (840 / 0,0201) + (470,4 / 0,0283) + (369,6 / 0,038)) = 0,0044 м

де l1, l2, l3 - довжина відповідної 1-ої, 2-ої, 3-ої ступені колони насосних штанг, м ;

f1 , f2 , f3 - площа поперечного перерізу насосних штанг відповідно 1-ої, 2-ої, 3-ої ступені.

2.11 Розрахунок зрівноваження верстата-качалки

Виходячи з вибраного режиму роботи, слід визначити кількість і розміщення противаг на кривошипах верстата-качалки.

Для цього визначають зрівноважуючий момент за формулою :

Мзр = S • (Pmax + Pmin ) / 2 , Нм (2.26)

Мзр = 1,8 • (48650,6 + 38114,9 ) / 2 = 78088,95 Нм = 78,1 кНм

З допомогою графіків (рис. 15-18 (1, ст.. 24, 25 )), виходячи з визначеного значення Мзр визнаємо кількість і положення противаг на кривошипах.

Для верстата-качалки СКД6-2,5-2800 Мзр = 78088,95 Нм. З рис. 17 (1, ст. 25) знаходимо по 3 противаги на кривошип масою 485 кг. Встановлюємо на відстань R = 93 см.

2.12 Вибір електродвигуна

Потрібну потужність електродвигуна для приводу верстата-качалки слід визначити за формулою Д. В. Єфремова :

Ng = 4.1 • 10-5 • р • Dnn2 • S • n • с • hд • k • (( 1 - зр • звг / зн ? звг ) + з ) , кВт (2.27)

Ng = 4,1 • 10-5 • 3,14 • 0,0282 • 1,8 • 4,5 • 1036,3 • 1416,3 • 3,4 • (( 1 - 0,85 • 0,8 ) / 0,85 • 0,8) + 0,75 )) = 5 кВт

де D - діаметр плунжера насоса , м ;

S - довжина ходу сальникового штока , м ;

n - кількість коливань за хвилину ;

с - густина рідини, кг/м3 ;

hд - віддаль від гирла свердловини до динамічного рівня, м ;

k - коефіцієнт, який враховує зрівноваженість верстата-качалки ( для зрівноваженої системи приймається k = 1,2 , для незрівноваженої k = 3,4 ) ;

зн - 0,85 - 0,95 К.К.Д. свердловинного насоса ;

зв.г. - 0,8 - 0,85 К.К.Д. верстата-качалки ;

з - коефіцієнт передачі насосної установки ( приймається = 0,75 ).

Віддаль від гирла до динамічного рівня рідини визначаємо за формулою :

hд = Н - Нд ; м (2.28)

hд = 2420 - 1003,7 = 1416,3 , м

де Н - глибина свердловини, м ;

Нд - динамічний рівень рідини в свердловині, м.

Підбір електродвигуна за визначеною потужністю проводиться з табл.. 10 (1, ст. 14). Вибираємо електродвигун марки 4АР180М8У2 з максимальною потужністю 15 кВт.

2.13 Вибір іншого обладнання

Для з'єднання сальникового штока з головкою балансира верстата-качалки слід вибирати канатну підвіску, яка входить в комплект верстата. Технічна характеристика канатних підвісок приведена в табл. 12 [ 23, ст. 16 ]. Обираємо канатну підвіску марки ПСШ6 з діаметром канату 2,5 см. та довжиною каната 6,6 м.

Розмір сальникового штока вибираємо в залежності від довжини його ходу.

Максимальна довжина ходу, мм 1800

Довжина сальникового штока, мм 5600

Діаметр сальникового штока, мм 36

З допустимим навантаженням, кН 100

Для герметизації гирла свердловини та підвішування колони насосно-компресорних труб вибираємо гирлове обладнання типу ОУ140-146/168-65А.

В гирловому обладнанні ОУ використовуються сальники СУС2 з подвійним ущільненням і коркові крани КПП65-140 з ущільнюючим мастилом від фонтанної арматури на тиск 14 мПа.

2.13.1 Розрахунок викидної лінії

Приймаємо викидну лінію, яка залишилась після фонтанування свердловини, оскільки вона знаходиться в доброму технічному стані і забезпечить заданий відбір рідини.

2.13.2 Підбір газового якоря

Визначаємо площу сепараторного перерізу газового якоря за формулою:

Fя = 65 • 10-4 • ((Fпл • Sn ) / (a ? д)) ? , м2 (2.29)

Fя = 65 • 10-4 • ((0,00066 • 1,8 • 4,5) / (0,6 • 0,02 ))• = 8 • 10-5

де : v - кінематична в?язкість рідини,м2/с;

а - коефіцієнт використання об?єму якоря;

б - діаметр відділюваних бульбашок газу, м.

Задаючись діаметром всмоктуючої труби d3 = 48,3 мм визначаємо діаметр корпусу газового якоря за формулою :

Дя = , м (2.30)

Дя = = 0,0493 м

де: Fя - площа сепараційного перерізу газового якоря, м.

Для корпусу якоря приймаємо труби по ГОСТ 633-80, умовного діаметру 60мм.

Уточнюємо площу сепараційного перерізу якоря :

F'я = 0,785 •(Д'2я - ), м2 (2.31)

F'я = 0,785 • (0,04932 -0,04832) = 7,665 • 10-5 , м2

де Д'я - прийнятий за ГОСТ 633-80 діаметр труб для багатокорпусного якоря, м.

Кількість корпусів якоря визначаємо за формулою :

пк = Fя / F'я (2.32)

пк = (8 • 10-5 ) / ( 7,665 • 10-5) = 1,043

де: Fя - площа сепараційного перерізу якоря, м.

Отже, для якоря буде достатній один корпус.

Приймаємо однокорпусний газовий якір ЯГ-1.

Довжину корпусу однокорпусного якоря визначаємо за формулою :

lя = (20 • Д'я ) / пк , м (2.33)

lя = (20 • 0,0603) / 1 = 1,2, м

Приймаємо lя = 1,5 м.

2.14 Автоматизація роботи свердловини

Автоматизація свердловини, обладнаної ШСНУ може бути місцевою (локальною) і дистанційною. При місцевій автоматизації насосні свердловини обладнуються станцією управління типу БУС-3М, електроканатним манометром типу ВЕ-16 РБ для контролю затрубного тиску. Станція управління складається з таких основних частин :

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8