25276 (586582), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

ρ=ρ_н∙n_н+ρ_в∙n_в /100 кг/м³

ρ=859,2∙43+1170∙57 / 100=1036,3 кг/м³

g-прискорення вільного падіння, м/с²

Н_д =10,2∙10⁶/(1036,3∙9,806)=1003,7м

Визначаємо тиск, який необхідно створити на прийомі насоса, щоб в рідені не було вільного газу за формулою:

Р =G_о∙10⁶/α ,Па (2.4)

Р =848∙10⁶/63,28=1300758,53 Па

Визначаємо необхідну глибину занурення насоса під динамічний рівень рідини ,щоб створити на прийомі насоса тиск Р за формулою:

h =Р/ρ∙g ,м (2.5)

h =13400758,53/1036,3∙9,806=1318,7 м

Визначаємо глибину спуску насосу за формулою:

L=H-H_д+h ,м (2,6)

L =2420-1003,7+1318,7=2735 м

Так як глибина спуску насосу виявилась дуже великою, навіть більшою від глибини свердловини H, то для зменшення глибини спуску насоса і усунення шкідливого впливу газу на роботу насоса необхідно на його прийомі встановити газовий якір і опустити насос на нову глибину h, під динамічний рівень.

В цьому випадку визначаємо кількість вільного газу, яка буде поступати в насос з 1 м³ нафти, припускаючи, що газовий якір сепарує 80% вільного газу в затрубний простір за формулою :

G’ = 0,2 ∙ G₀ , м³/ т (2.7)

G’ = 0,2 ∙ 848 = 169,6 м³/ т

Для того, щоб ця кількість газу знаходилась в розчиненому стані, біля прийому насоса необхідно створити тиск :

Р’ = G’₀ ∙ 10⁶ / α , Па (2.8)

Р’ = 169,6 ∙ 10⁶ / 63,28 = 2680151,7 Па

Для створення такого тиску потрібно опустити насос під динамічний рівень на глибину :

h’ = Р’ / (ρ ∙ g) , м (2.9)

h’ = 2680151,7 / (1036,3 ∙ 9,806 ) = 263,7 м

Необхідну глибину спуску насоса визначаємо за формулою :

L = H – H_д + h’ , м (2.10)

L = 2420 – 1003,7 + 263,7 = 1680 м

2. Вибір типу верстата - качалки і марка насоса

Для вибору типу верстата-качалки і діаметра насоса визначаємо продуктивність установки в м³ / добу (при коефіцієнті подачі = 0,75 ) за формулою :

Q’ = Q ∙ 10³ / ρ , м³/добу (2.11)

Q’ = 5,6 ∙ 10³ / 1036,3 = 5,4 м³/добу

Тип верстата-качалки і діаметр насоса вибираємо з діаграми областей застосування верстатів - качалок. згідно діаграми обираємо верстат-качалку СКД6-2,5-2800 з числом коливань 14 кол / хв.

Тип насоса вибираємо в залежності від глибини спуску і характеристики продукції свердловини ( з каталогу штангових насосів ). Обираємо насос марки НВ1С29-18-25.

1. Вибір насосних штанг

Підбір колони насосних штанг проводимо за приведеним напруженням в точці підвішування штанг з табл. 13-18 [25, ст.18-25].

Обираємо трьохступеневу колону штанг 16 мм; 19 мм; 22 мм :

l₁ = 840м ; l₂ = 470,4 м ; l₃ = 369,6 м

1. Встановлення режиму роботи установки

графічним методом

Щоб забезпечити тривалу роботу верстата-качалки потрібно для одержання дебіту Q’ в м³ / добу прийняти максимально можливу довжину ходу сальникового штока S для вибраного типо – розміру верстата-качалки і знаходимо потрібне число коливань за такою формулою :

n = n_max ∙Q’ / Q_max , кол / хв. (2.12)

де n_max - максимальне число коливань для вибраного верстата-качалки за хв.

Q_max – максимальна продуктивність вибраного насоса при роботі на максимальних параметрах, м³ / добу.

n = 14 ∙ 5,4 / 17,1 = 4,42 кол / хв.

Обираємо стандартне число коливань 4,5 кол / хв.

1. Вибір і розрахунок насосно – компресорних труб

Діаметр насосно-компресорних труб вибирається в залежності від вибраного типу і діаметра насоса з табл. IV [20, ст.222].

Сумарна маса 1 м труб, штанг і рідини визначаємо за формулою :

m=m_Т +m_ш+m_р , кг/м (2.13)

де m_Т - масса 1м колони труб (з врахуванням труб і муфт), кг/м

m_ш - масса 1м колони штанг, кг/м

m_р – масса 1м стовпа рідини в колоні НКТ, кг/м.

m =703+2,66+1,67=11,36 кг/м

Массу 1м ступеневої колони штанг визначаємо за формулою:

m_ш=(m₁∙l₁+m₂∙l₂+m₃∙l₃)/L ,кг/м (2.14)

Массу 1м стовпа рідини визнаємо за формулою:

m_р=(F_Тр-ƒ_шт) ∙ ρ ∙1, кг/м (2.15)

m_р = (0,001986 – 0,000379) ∙ 1036,3 ∙ 1 = 1,6653 кг /м

F_Тр=πd_в² / 4 ,м² (2.16)

F_Тр = 3,14 ∙ 0,0503² / 4 = 0,001986 м²

f_шт = πd_ш² / 4, м² (2.17)

f_шт =3,14 ∙ 0,022² / 4 = 0,000379 м²

де F_Тр - площа поперечного січення труби, м²

f_шт – площа поперечного січення штанги, м²

ρ – густина рідини, кг/м³

d_в – внутрішній діаметр НКТ, м²

d_ш – діаметр штанги, м²

1. 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 :

Р_max = Р_р + Р_ш ∙(в + (5 ∙ n² ∙ tgφ) / (1800 ∙φ)) , Н (2.18)

Р_max = 10499,3 + 43831,2 ∙ (0,87 + (2,1∙ 4,5² ∙ tg8,88º) / (1800 ∙ 8,88º)) = 48650,6 Н

де φ – параметр, який характеризує режим відкачки і визначається за формулою :

φ = W ∙ L / a, рад (2.19)

φ = 0,471∙ 1680 / 5100 = 0,155 ∙ (180º / 3,14 ) = 8,88º

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 = π∙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 :

P_min = Р_ш ∙ (b – (S ∙ n² ∙ tgφ) / (1800 ∙ φ). Н (2.21)

P_min = 43831,2 ∙ (0,87 – (2,1 ∙ 4,5² ∙ tg ∙8.88º) / (1800 ∙ 8.88º) = 38114.9, Н

Максимальний крутний момент на кривошипному волі редуктора визначаємо за формулою :

M_max = [30 ∙ S + 0.236 ∙ (P_max – P_min)] ∙ g .,Н ∙ м (2.22)

M_max = [30 ∙ 2,1 + 0,236 ∙ (48650,6 – 38114,9)] ∙ 9,806 = 24999,6 Н ∙ м

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

2. Визначення фактичної продуктивності установки

Фактичну продуктивність установки визначаємо за формулою :

Q_ф = 1.44 ∙ F_пл ∙ S_пл ∙ n ∙ ρ ∙ η , м³/добу (2.23)

Q_ф = 1,44 ∙ 0,000615 ∙ 1,8 ∙ 4,5 ∙ 1036,3 ∙ 0,75 = 5,5 м³/добу

де S_пл – довжина ходу плунжера насоса, м ;

η – 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 :

S_пл = S / cosφ – λ_cm , м (2.24)

S_пл = 1,8 / cos8.88º - 0.0044 = 1.82 м

де λ – 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 :

Λ_ст = Р_р / Е ∙((L / f_m) +( l₁ / f₁) + ( l₂ / f₂ ) + (l₃ / f₃)), м (2.25)

Λ_ст = 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. 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 :

М_зр = S ∙ (P_max + P_min ) / 2 , Нм (2.26)

М_зр = 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 М_зр визнаємо кількість і положення противаг на кривошипах.

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

1. Вибір електродвигуна

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

Ng = 4.1 ∙ 10^-5 ∙ π ∙ Dnn² ∙ S ∙ n ∙ ρ ∙ h_д ∙ k ∙ (( 1 – η_р ∙ η_вг / η_н ∙ η_вг ) + η ) , 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 ;

ρ – густина рідини, кг/м³ ;

h_д – 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 ) ;

η_н – 0,85 – 0,95 К.К.Д. свердловинного насоса ;

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

η – коефіцієнт передачі насосної установки ( приймається = 0,75 ).

Віддаль від гирла до динамічного рівня рідини визначаємо за формулою :

h_д = Н – Н_д ; м (2.28)

h_д = 2420 – 1003,7 = 1416,3 , м

де Н – глибина свердловини, м ;

Н_д – 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.

1. 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

Характеристики

Список файлов ВКР