ПЗ 71-72 Технологический расчет выбора основного оборудования ШСНУ. Определение числа качаний

«Выбор основного оборудования при штанговой глубинно-насосной эксплуатации скважин и определение параметров работы насоса»

Технологический расчет выбора основного оборудования при штанговой глубинно-насосной эксплуатации скважин и определение параметров работы насоса сводится к следующим задачам: Выбрать станок-качалку, диаметр и тип насоса, штанг, насосно-компрессорных труб и установить режимные параметры работы штанговой насосной установки для заданных условий.

Решение. Графический метод основан на использовании диаграмм А.Н. Адонина (рис. 4.3). При его применении необходимо знать дебит скважины Q в м 3 /сут и глубину спуска насоса L в м. Типоразмер станка - качалки и диаметр плунжера насоса определяют непосредственно по диаграмме А.Н. Адонина в точке пересечения проекций дебита и глубины спуска насоса.

Рис. 4.3. Диаграмма А.Н. Адонина

Тип насоса определяют в зависимости от глубины спуска и параметров добываемой жидкости. При глубинах спуска более 1200 м и наличии в жидкости значительного количества абразивных частиц (более 1,5 г/л) следует применять вставные насосы (типа НВ) с диаметром плунжера 29, 32, 38, 44 и 57 мм.

При меньших глубинах спуска и больших дебитах жидкости отдают предпочтение невставным насосам (типа НН) с диаметром плунжера 29, 32, 44, 57, 70, 95 и 102 мм.

При выборе диаметра насосных труб следует учитывать тип и размер насоса. При использовании вставных насосов превышение диаметра НКТ над диаметром плунжера составляет 28–32 мм. При применении невставных насосов превышение не должно составлять более 14–18 мм.

Диаметр насосных штанг и группу прочности стали, выбирают по соответствующим таблицам с последующей проверкой расчетом на приведенное напряжение. При глубинах подвески более 1200 м следует применять ступенчатые колонны штанг.

Для приближенного определения режимных параметров работы насоса следует принять максимальную длину хода точки подвеса штанг для выбранного станка-качалки и найти необходимое число качаний по зависимости:

n = n max ·Qф / Q max,

где n – максимальное число качаний по характеристике станка-качалки;

Q ф – фактический дебит скважины;

Q max – максимальная производительность насоса при работе на максимальных параметрах (можно найти по диаграмме А.Н. Адонина).

Далее, для принятого станка-качалки определяют диаметр плунжера D длину хода полированного штока S и число качаний п.

При выборе оптимального режима работы насоса исходят из условия получения минимальных напряжений в штангах, а, следовательно, и минимальной нагрузки на головку балансира с последующей проверкой прочности штанг на разрыв и выносливость.

Для получения минимума напряжений в штангах основные параметры работы насоса находятся между собой в следующей зависимости:

n = 6,58 · ,

F_пл = 0,47· ,

q _СР – средняя масса 1 погонного метра двухступенчатых штанг.

Для выбора оптимального режима сначала задаются рядом возможных значений S для принятого типа станка-качалки, и находят соответствующие им значения п. Далее для принятых значений S и полученных значений п определяют площадь сечения плунжера из формулы производительности насоса, см ²:

F пл = 7,9 Q / S· n,

где Q – производительность насоса, м ³ /сут.;

S – длина хода сальникового штока, м.

Отсюда, диаметр плунжера:

D пл =

Рmax = Fпл · pж · L·g + q_ср· L·g· (b+ S· n² /1440),

где L – глубина спуска насоса, м;

b = Рш – Рж / Рш – коэффициент облегчения штанг в жидкости;

Р ш и Р_Ж – плотность материала штанг и жидкости, соответственно;

S ·п ²/1440 – фактор инерционных нагрузок;

g – ускорение свободного падения.

Минимальная нагрузка при начале хода штанг вниз:

Рmin = q_ср· L·g· (b - S· n² /1440),

Затем выбирают режим, при котором нагрузка на головку балансира Рmах будет наименьшей, и определяют максимальное и минимальное напряжения в штангах:

σmax = Pmax / fш;

σ min = P min/ fш,

где f ш – площадь поперечного сечения штанг.

Для выбора материала штанг определяют σпр:

σпр =

где σа = σ max + σ min /2 – амплитудное значение напряжения в асимметричном цикле.

По таблице подбирают соответствующий материал дляштанг, так чтобы σпррасч σпр.