24867 (Выбор и расчет оборудования для депарафинизации нефтяных скважин в условиях НГДУ "ЛН"), страница 7

Длина хода сальникового штока = 0,9 м

Число качаний балансира п = 5мин^-1

Средняя масса 1м колонны СПНШ т_спнш = 1,05 кг

Средняя масса 1м колонны стальных штанг т_ст = 2,35 кг

Диаметр плунжера Д_пл = 32 мм

Диаметр штанг шт = 19 мм

Внутренний диаметр НКТ Двн = 62 мм

Плотность жидкости _ж = 1090 кг/м³

1. Для вычисления максимальной нагрузки в точке подвеса штанг Р_тах воспользуемся формулой Слоннеджера

Р_тах=(Р_шт + Р_ж )*(1 + *п/137), Н (5, стр. 193) (3.20)

где: Р_шт - вес колонны штанг, Н

Р_ж - вес столба жидкости, Н

- длина хода сальникового штока, м

п - число ходов, мин^-1

2. Вычислим вес колонны штанг Р_шт

Р_шт=Н_нас* *(т_спнш* + *т_ст)= 1200 * 9,81 * (1,05*0,5 + 0,5 * 2,35) = 20012,4 Н

3. Найдем вес столба жидкости Р_ж

Р_ж=_пл*Н_нас* _ж * (13, стр.121) (3.21)

где : _пл= /4*Д_пл²=/4*(32*10^-3) ²=8,01*10^-4 м²

Р_ж=8,01*10^-4*1200*1090 *9,81=10314,5 Н

Вычислим Р_тах;

Р_тах=(20012,4 + 10314,5)*(1 + 0,9 *5/137)=31323 Н

4. Минимальное усилие в точке подвеса штанг при ходе вниз

Р_т1п=Р_шт¹ (1 - *п/137), Н (5, стр. 193) (3.22)

где: Р_шт¹- вес колонны штанг в жидкости

Р_шт¹=Н_нас** (*¹_спнш+ *¹_ст) (13, стр.127) (3.23)

здесь: ¹_спнш - вес 1м СПНШ в жидкости

¹_ст - вес 1м стальных штанг в жидкости

Р_шт¹=1200*9,81*(*0,71+ *2,09)=16480,8 Н

Р_т1п=16480,8*(1 -0,9*5/137)=15939,5 Н

5. Для определения напряжений, действующих в точке подвеса штанг, воспользуемся следующими формулами:

_шт=/4*_шт²= 0,785*(19*10^-3)²= 2,84*10^-4 м² (5, стр. 195) (3.24)

_тах= Р_тах/ _шт = 31323/2,44*10^-4=110,3 мПа (5, стр. 195) (3.25)

_т1п= Р_т1п/ _шт = 15939,5/2,84*10^-4=56,1 мПа (5, стр. 195) 3.26)

_а=(_тах -_т1п)/2= (110,3-56,1)/2=27,1 мПа (5, стр. 195) (3.27)

_пр= = = 54,7 Мпа (5, стр. 195) (3.28)

Как видно из вычислений, приведенное напряжение, действующее в точке подвеса штанг равно 54,7 МПа.

Так как по предельно допустимым приведенным напряжениям для стеклопластика у нас нет значений, то воспользуемся минимальным значением предельно допускаемых приведенных напряжений для стали марки 40. В пользу стеклопластиковых штанг говорит также, что разрушающее напряжение при растяжении у них больше, чем у стальных: 760 МПа у стеклопластика и 610 МПа у стали.

_пр=70мПа- приведенное напряжение для стали

Полученное _пр=54,7 мПа свидетельствует о возможности использовать в качестве материала для штанг стеклопластик.

Для приведения эксперимента было подобранно 9 скважин. Для определения эффективности использования стеклопластиковых штанг скважины были оборудованы счетчиками активной и реактивной электрической мощности.

Ниже в таблице № 14 приведены результаты расчетов.

Таблица № 14

Результаты анализа работы СПНШ

Сравнивая результаты можно сделать вывод, что нагрузка на головку балансира станка-качалки уменьшилась в среднем на 20-25 % при условии комплектации колонны штанг из стеклопластика и стали.

4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1 Выбор оборудования для подачи реагента (ингибитора)

Существуют два основных способа подачи реагента в обрабатываемую систему: непрерывное (периодическое) дозирование и разовая обработка.

Наиболее эффективным способом является непрерывное дозирование, обеспечивающее постоянный контакт реагента с обрабатываемой системой и частично предупреждающее образование АСПО. Однако этот способ требует обвязки специального оборудования на устье каждой скважины (насос – дозатор, емкость для реагента, поршневой насос для смешения, манифольд и др.).

Реагент в затрубное пространство постоянно подается устьевыми дозаторами УДЭ и УДC конструкции НПО Союзнефтепромхим и СКТБ ВПО Союзнефтемашремонт.

УДЭ и УДC можно применять также для борьбы с солеотложением, коррозией оборудования нефтяных скважин и внутрискважинной деэмульсации нефти.

Электронасосная дозировочная установка УДЭ в зависимости от дозировочного насоса имеет четыре типоразмера: УДЭ 0,4/6,3; УДЭ 1/6,3; УДЭ 1,6/6,3; УДЭ 1,9/6,3. Установки комплектуются специальными дозировочными насосами: НД 0,4/6,3 К14В; НД 1/6,3 К14В; НД 1,6/6,3 К14В; НД 1,9/6,3 К14В. Они обеспечивают максимальные подачи реагента 0,4; 1; 1,6 и 1,9 л/ч при максимальном давлении нагнетания 6,3 МПа. Потребляемая мощность насоса 0,5 кВт, масса 32 кг.

Установка имеет бак на 450 л; габаритные размеры установки 1230х690х1530 мм, масса 220 кг, рабочая температура 223 – 318 К.

Принцип работы УДЭ заключается в следующем. Реагент из бака 5 через фильтр 6 по всасывающему трубопроводу 11 поступает в плунжерный насос – дозатор 13 и по нагнетательному трубопроводу 14 подается в затрубное пространство скважины. Подача регулируется изменением длины хода плунжера.

Наибольшее число установок эксплуатируется в ПО «Татнефть». Дозировочные установки изготавливаются Лениногорским заводом «Нефтеавтоматика», а дозировочные насосы – Свесским насосным заводом.

Рис. 4 Дозировочная установка УДЭ. 1- дозировочный блок, 2 – электроконтактный манометр, 3- указатель уровня, 4- заливная горловина, 5 – бак, 6 – фильтр, 7 – рама, 8 – сливной вентиль, 9, 10, 15 – вентили, 11 - всасывающий трубопровод, 12 – обратный клапан, 13 – электронасосный агрегат, 14 – нагнетательный трубопровод, 16 – кожух.

Комплектная дозировочная установка УДС с приводом от станка- качалки располагается на СК. Её нагнетательный трубопровод присоединяется к затрубному пространству скважины, а рычаг дозировочного насоса посредством гибкой тяги к балансиру СК. Подача устанавливается регулятором длины хода плунжера насоса и изменением мест крепления тяги к рычагу насоса и к балансиру СК. Подача дозировочного насоса составляет 0,04-0.63 л/с; давление нагнетания 6,3 МПа; вместимость бака 250 л, габаритные размеры 1500 х 730 х 735 мм, масса 145 кг.

По сравнению с другими дозировочными установками УДС-1 обеспечивает большую точность регулирования подачи, имеет более простую конструкцию, она безопасна (снабжена предохранительным устройством и не питается электрическим током) и удобна в эксплуатации.

Рис. 5 Дозировочная установка УДС. 1 – указатель уровня, 2 – горловина, 3 – бак, 4 – манометр, 5 – предохранительный клапан, 6 – вентиль, 7 – кожух, 8 – насос дозировочный, 9 – обратный клапан, 10 –трехходовой клапан, 11 – фильтр, 2 – рама.

Периодическое дозирование может осуществляться при использовании перечисленного выше оборудования или с помощью специального устройства для ввода реагента под давлением, первый случай имеет те же недостатки что и непрерывное дозирование. Во втором случае затрубное пространство перекрывают задвижкой 3, открывают вентиль 6 для сброса газа из емкости 4, снимают заглушку 5, закрывают вентиль 6, заливают реагент в емкость 4, закрепляют заглушку и открывают задвижку 3; регент поступает в затрубное пространство.

Рис. 6 Принципиальная схема устройства ввода реагента в затрубное пространство по давлением: 1 – устьевая арматура, 2 – выкидная задвижка,

– задвижка затрубного пространства, 4 – резервуар для реагента, 5 – заглушка, 6 – вентиль.

При этом способе подачи реагента обслуживание упрощается, но снижается эффективность действия реагента.

4.2 Конструктивный расчет элементов устройства для ввода реагента в затрубное пространство под давлением

4.2.1 Расчет корпуса резервуара для реагента

Определим габаритные размеры корпуса резервуара:

При внутреннем диаметре корпуса резервуара D = 300 мм = 0,3 м,

и расходе реагента Q = 50 л = 0,05 м³,

высота резервуара будет равна Н = Q/ D²/4) = 0,05/(3,140,3²/4) = 0,71 м, принимаем Н = 0,75 м.

Корпус резервуара работает в условиях статических нагрузок под внутренним избыточным давлением. Расчет на прочность и устойчивость проводится по ГОСТ14249-89.

Толщину стенок определяем по формулам:

S_R = PD/2-P S S_R+C (12, стр. 8) (4.1)

Допускаемое внутреннее избыточное давление:

SCDS-C); (12, стр. 8) (4.2)

где Р – давление в корпусе резервуара, Р = 6,3 МПа; S_R - расчетное значение толщины стенки, мм; D – внутренний диаметр резервуара, D =300 мм; - допускаемое напряжение (зависит от марки стали и рабочей температуры),

= 230 МПа. Марку стали выбираем в зависимости от свойств перерабатываемой среды и коррозионной стойкости материала корпуса, используем сталь марки 35 ХМ, допускаемые напряжения для выбранной стали при рабочей температуре t = 20 C = 230 МПа (таблица 3.1, стр. 48. ГОСТ 14249-89).

Для стыковых и тавровых двусторонних швов, выполняемых автоматической сваркой, коэффициент прочности сварочного шва =1.

Прибавка на коррозию С определяется по формуле:

С = VT, (12, стр. 8) (4.3)

где V – скорость коррозии (обычно принимают 0,1…0,2 мм /год), принимаем