Популярные услуги

Главная » Лекции » Добыча ресурсов » Разные темы по добыче ресурсов » Конструирование и расчет штанговых скважинных насосов

Конструирование и расчет штанговых скважинных насосов

2021-03-09СтудИзба

Конструирование и расчет штанговых скважинных насосов

Штанговые скважинные насосы бывают двух видов — вставные и невставные. Каждый из этих видов насосов имеет несколько конструктивно отличающихся друг от друга типов (рис. 10.14).

Назначение насосов следующее:

НСВ1—вставной насос, одноступенчатый, одноплунжерный с замком наверху, для скважин средней глубины;

НСВ2 —то же, с замком внизу, для скважин большей глубины;

НСВГ — вставной, одноступенчатый, двухплунжерный с замком наверху, для скважин с большой вязкостью продукции;

НСВД — вставной, двухступенчатый, двухплунжерный с замком наверху, для скважин с большим содержанием газа;

НСН1 — невставной, одноступенчатый, одноплунжерный с захватным штоком приемного клапана, для скважин средней глубины;

Рекомендуемые материалы

НСН2 — то же с ловителем приемного клапана, для неглубоких скважин;

НСНА — то же с автоцепом плунжера;

(НСНА)  для применения с трубами уменьшенного диаметра.

При спуске вставного насоса в скважину его цилиндр (рис. 10.15), проходя замковую опору (рис. 10.16), раздвигает перья пружинного якоря, которые после посадки конуса на опорное кольцо сдвигаются, охватывая проточку упорного ниппеля замка вставного насоса (рис. 10.17) и упираясь своими скошенными конусами в его нижнюю фаску. При этом цилиндр насоса надежно закрепляется в колонне насосных труб с обеспечением герметичности посадочного места, что достигается подбором материалов и точностью выполнения сопряженных конусных поверхностей конуса насоса и опорного кольца замковой опоры.


В процессе работы на шток 1 (см. рис. 10.14) насосов НСВ1 и НСВ2 при ходе вниз действует сжимающее усилие (см. § 5), а при ходе вверх — растягивающее усилие (см. § 3)


Отличительной особенностью насоса НСВГ (см. рис. 10.14) является то, что на его шток при ходе вниз действует растягивающее усилие

а при ходе вверх — растягивающее усилие, определяемое по (10.209), где fн = πdн2/4, т. е. насосные штанги в течение всего цикла находятся под натяжением, что необходимо при откачке высоковязких нефтей, при которых ход вниз штанг затруднен.


Эффективный диаметр  плунжера  насоса  НСВГ,  по которому следует рассчитывать подачу насосной установки,

Насосы НСНА спускают в скважину на НКТ, имеющих меньший внутренний диаметр, чем диаметр плунжера. Это позволяет эксплуатировать скважины с уменьшенным диаметром эксплуатационной (обсадной) колонны высокопроизводительными штанговыми насосами с небольшим диаметром плунжера. Так, в скважинах с 146-мм эксплуатационной колонной можно применить насос   НСНА-93,   спускаемый   на   НКТ диаметром 89 мм с внутренним диаметром 75 мм, а в скважинах с 114-мм эксплуатационной колонной — насос НСНА-68, спускаемый на НКТ диаметром 73 мм с внутренним диаметром 62,5 мм. В, скважинах с большим диаметром эксплуатационной колонны при откачке маловязкой продукции применение насосов типа НСНА позволяет уменьшить металлоемкость НКТ, а значит, и их стоимость.

Особенность конструкции клапанных узлов (рис. 10.18, б) Костыченко с двумя шариками заключается в обеспечении эффективной самоприработки гнезд конусных седел клапанов этого типа в процессе их работы. Действительно, герметичность клапанов этого типа сохраняется и при значительном износе (углублении) седел. Они себя хорошо зарекомендовали при эксплуатации малодебитных песочных скважин небольшой и средней глубины. Однако при эксплуатации скважин глубиной более 1000 м иногда происходит заклинивание клапанов такой конструкции. Кроме того, клапан с двумя шариками имеет уменьшенный диаметр проходного отверстия седла и увеличенную длину канала этого отверстия, из-за чего общее гидравлическое сопротивление клапанных узлов этого типа в два — четыре раза больше, чем клапанных узлов с одним шариком.

Следует отметить, что конфигурация проточных частей насосов корпуса клапанов, седла, упоры, клетки и др. отрабатывается экспериментально путем проверки гидравлических сопротивлений проточных частей.

Особенностью конструирования штанговых скважинных насосов является необходимость обеспечения прочности и герметичности их деталей и узлов в условиях ограниченного диаметрального габарита. Из-за этого в насосах применяют детали с малой толщиной стенки, мелкие резьбы, строго регламентируют крутящий момент затяжки резьбовых соединений.

Втулочный цилиндр насоса (см. рис. 10.15) собирают на сборочных скалках, обеспечивающих соосное расположение втулок. Втулки изготавливают из сталей марок 38Х2МЮА с азотацией внутренней поверхности, из сталей марок: сталь 45, 40, 50Г с закалкой внутренней поверхности нагревом ТВЧ и из чугуна СЧ 28-48 с объемной закалкой. Втулки имеют ряд подразмеров, но у каждой из них внутренний диаметр должен выдерживаться с точностью +0,03 мм. Цилиндр собирают из втулок одного подразмера.

Плунжеры насосов изготавливают из стали 45 с хромированием при заданной толщине слоя хрома или с наплавкой твердым сплавом. Плунжеры, как и втулки, имеют ряд подразмеров, но у каждого экземпляра плунжера отклонение его диаметра по всей длине не должно превышать 0,02 мм.

При сборке втулочного цилиндра переводниками затягивают набор втулок в кожухе. Усилие затяжки не должно быть повреждающим резьбу кожуха, но должно обеспечивать герметичность набора втулок, уплотненных по торцам, в процессе работы насоса.

Поскольку диаметральные размеры кожуха и втулок, особенно вставных насосов, определяются габаритами НКТ и принятым рядом номинальных диаметров плунжерной пары, при расчете параметров штангового насоса обычно определяют предельную глубину его спуска при известной конфигурации, размерах и материале кожуха и втулок насоса.

Суть этой задачи заключается в том, что требуется рассчитать усилие затяжки набора втулок и предельную допустимую осевую нагрузку, которой циклически нагружается цилиндр насоса, исходя из условий обеспечения усталостной прочности кожуха и нераскрытия стыков между втулками.

При отсутствии хвостовика под насосом максимальное и минимальное за цикл напряжения, действующие в опасном сечении по впадинам резьбы кожуха  (по диаметру D, см. рис. 10.15),


Здесь Ев, Ек— модули упругости металла втулок и кожуха; FB— площадь поперечного сечения тела втулки; FK1, FK2, FK3площади поперечного сечения тела соответственно части кожуха между выточками у резьб, расточки кожуха за резьбой, по наружному диаметру резьбы кожуха; β = 3 — коэффициент запаса по нераскрытию стыков; lв — длина набора втулок (см. рис. 10.15); lk1 — длина необработанной части кожуха, lk1= lk2l; a, b, l— длина резьбы, расточки за резьбой кожуха, отработанной части кожуха.

При наличии хвостовика под цилиндром насоса в (10.212) и (10.213) нужно вместе Ржподставить Рж +gGXB, где GXB — масса хвостовика.


Используя известные зависимости

Информация в лекции "3.4 Кимакский каганат" поможет Вам.


и учитывая, что из условия прочности [σ] ≥ σmax, в результате выкладок получают формулу для определения предельной глубины спуска насоса L(м) из условия отсутствия усталостного разрушения (при отсутствии хвостовика)

Здесь о-1— предел выносливости материала кожуха для симметричного цикла; пв— коэффициент запаса прочности по усталостному разрушению; kK— коэффициент концентрации напряжений; εп, εм —факторы поверхности и масштабный; σв — предел прочности при растяжении; fп — площадь сечения плунжера по его наружному диаметру.

Основные параметры штанговых скважинных насосов приведены в табл. 10.4, где указаны предельные глубины спуска вставных насосов, определенные с учетом усталостной прочности их кожухов. Кожух вставных насосов НГВ1-38, рассчитанных на глубину спуска до 3500 мм, предусмотрено изготовлять из легированной стали. Кожухи невставных насосов имеют большую толщину стенки и допускают, даже при спуске насоса на предельную глубину, подсоединение к ним «хвостовиков» значительной длины.

В последние годы преимущественное распространение получили штанговые насосы с безвтулочным цилиндром. Их преимуществом является упрощение конструкции и сборки насоса, хотя технология изготовления длинных цилиндров с большой точностью выполнения отверстия и с износостойкой внутренней поверхностью имеет свои сложности. У таких цилиндров предусматривается большая толщина стенки, чем у кожуха насосов с втулочным цилиндром, что обеспечивает повышенную прочность их резьбы по сравнению с резьбой кожухов. Как и в насосах с втулочным цилиндром, опасным сечением цилиндра при расчете на прочность является участок резьбы, однако поскольку набор втулок отсутствует, эту резьбу следует рассчитывать по аналогии с резьбой болтов без предварительной затяжки.

Конструкция насосов с безвтулочным цилиндром аналогична описанным выше конструкциям насосов с втулочным цилиндром.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5057
Авторов
на СтудИзбе
456
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее