9. Определение веса колонны штанг
Для привода плунжера скважинного насоса используют штанги длиной 8м диаметрами 16, 19, 22 и 25 мм. Штанги имеют резьбу и участок с квадратным сечением для захвата специальными ключами при свинчивании и развинчивании. Соединяют штанги специальными муфтами (рис. 9.1). При сборке ступенчатой колонны штанг применяют переводные муфты, позволяющие соединить штанги диаметром 16 и 19, 19 и 22, 22 и 25 мм. Штангам приходится работать при знакопеременных нагрузках, при значительных силах трения, вибрации; они несут нагрузку от веса столба жидкости и нагрузку от собственного веса. В зависимости от условий эксплуатации применяют штанги с различными прочностными характеристиками. Для изготовления используют стали марки 40 или легированные хромом, никелем, молибденом с термообработкой и последующим поверхностным упрочнением токами высокой частоты.
Рис. 9.1. Насосная штанга и соединительная муфта: 1 - насосная штанга; 2 - соединительная муфта; L - длина штанги; Lм - длина муфты; d - диаметр штанги; D - диаметр муфты.
Вес колонны штанг в воздухе рассчитывают по формуле:
Ршт = q H, (9.1)
где q - вес одного метра штанг в воздухе, Н; Н - длина колонны штанг, м.
Вес колонны штанг в жидкости:
Рl шт = Ршт Карх , (9.2)
где Карх - коэффициент, учитывающий потерю веса штанг, помещенных в жидкость:
ШТ - Ж
Карх = , (9.3)
ШТ
где ШТ - плотность материала штанг, кг/м3; Ж - плотность жидкости, кг/м3 и определяется по формуле (5.3).
Содержание воды в продукции может быть определено по формуле:
Qв
= , (9.4)
Qн + Qв
где Qн , Qв - дебит скважины по нефти и воде соответственно, м3/сут.
Задача 11.
Определить вес колонны штанг в жидкости для заданных условий.
Таблица 9.1
Вариант |
Дебит нефти, м3/сут |
Дебит воды, м3/сут |
Диаметр штанг, мм |
Плотность нефти, кг/м3 |
Плотность воды, кг/м3 |
Длина штанг, м |
1 |
20 |
10 |
16 |
870 |
1120 |
700 |
2 |
25 |
15 |
19 |
885 |
1060 |
820 |
3 |
35 |
18 |
22 |
881 |
1078 |
980 |
4 |
40 |
42 |
25 |
867 |
1115 |
1020 |
5 |
120 |
80 |
16 |
853 |
1046 |
1300 |
6 |
150 |
75 |
19 |
829 |
1119 |
1350 |
7 |
220 |
105 |
22 |
847 |
1125 |
1430 |
8 |
300 |
58 |
25 |
884 |
1122 |
1500 |
9 |
285 |
90 |
16 |
865 |
1010 |
1560 |
10 |
178 |
150 |
19 |
870 |
1086 |
1250 |
11 |
50 |
63 |
22 |
850 |
1090 |
1400 |
12 |
75 |
56 |
25 |
830 |
1120 |
900 |
13 |
90 |
78 |
16 |
847 |
1110 |
850 |
14 |
140 |
135 |
19 |
835 |
1040 |
1380 |
15 |
115 |
74 |
22 |
857 |
1050 |
1450 |
Плотность материала штанг принять равной 7850 кг/м3.