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. При глубине установки насоса 2200м, диаметре плунжера насоса 38мм и количестве отбираемой жидкости 40м3/сут принимаем в качестве базового типоразмера станок-качалку 8СК-12-3,5-8000 по диаграмме Адонина А.Н. Техническая характеристика 8СК-12-3,5-8000: - номинальная нагрузка на устьевой шток, 117,8 - номинальная длина хода устьевого штока, 2,1 - 3,5 - номинальный крутящий момент, 78,4 - число ходов балансира в минуту 5,2 – 11 - масса, 7. Определение значений ускорения точки подвеса штанг по уточненной (приближенной) теории через , ; Получаем: 8. а) Мощность привода определим по формуле Ефремова Д.В.: где – высота подъема жидкости, – КПД подачи, – КПД станка-качалки, – коэффициент уравновешивания, – диаметр плунжера насоса, б) Мощность по формуле Плюща Б.М. где – КПД передачи, – коэффициент, зависящий от типа станка-качалки, – коэффициент: в) Мощность привода по формуле Ларионова: где – потери холостого хода станка-качалки, – относительный коэффициент формы кривой крутящего момента на валу электродвигателя, для станков-качалок с балансирным уравновешиванием: где – коэффициент, зависящий от длины плеч балансира и шатунов станка-качалки, – поправочный коэффициент, учитывающий влияние деформации штанг и труб на величину среднеквадратичной мощности и зависящий от отношения длины хода плунжера к ходу сальникового штока, 9. Основные правила эксплуатации СК. Надежная и безаварийная работа станков-качалок достигается за счет правильного подбора оборудования, который зависит от технологического режима эксплуатации скважины, качественного выполнения монтажных работ, точного уравновешивания, своевременных профилактических ремонтов и смазки.
После пуска станка-качалки в эксплуатацию по истечении первых нескольких дней работы следует осмотреть все резьбовые соединения и подтянуть их. В первые дни эксплуатации требуется систематически контролировать состояние сборки, крепления подшипников, затяжки кривошипных и верхних пальцев на шатуне, уравновешивание, натяжение ремней, отсутствие течи масла в редукторе и т.п.; проверять соответствие мощности и скорости вращения вала электродвигателя установленному режиму работы станка.
Электродвигатель должен быть подключен к сети так, чтобы кривошипы вращались по стрелке, указанной на редукторе.
В процессе эксплуатации необходимо регулярно проверять и смазывать узлы станка-качалки и редуктора в соответствии с инструкцией по их эксплуатации.
Если станок-качалка подвергается действию больших и переменных нагрузок и эксплуатируется в условиях высоких или низких температур, повышенной влажности или пыльности, необходимо чаще проверять его. После пуска в эксплуатацию нового редуктора необходимо через 10 – 15 суток вылить из него масло и промыть керосином или соляровым маслом для удаления частиц металла, появляющихся в процессе первоначальной работы редуктора.
Для повторного использования слитое масло необходимо обязательно профильтровать.
Наличие масла в редукторе проверяют через контрольные клапаны или щупом. Свежее масло добавляют в редуктор тогда, когда через нижнее контрольное отверстие оно не поступает.
Уровень масла в редукторе должен быть между нижним и верхним контрольными клапанами.
Для механизированной смены смазки в редукторах и подшипниковых узлах станка-качалки следует применять агрегаты Азинмаш-48 и МЗ-131СК. Литература. 1. Юрчук А.М. Расчеты в добыче нефти. – М.: Недра, 1974. 2. Муравьев И.М. Технология и техника добычи нефти и газа. – М.: Недра, 1971. 3. Бухаленко Е.И Абдуллаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования: Учебник для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве. – М.: Недра, 1985. 4. Аванесов В.А. Нефтегазопромысловое оборудование: Методические указания. – Ухта: УГТУ, 2004.