5. Статичні і динамічні навантаження в точці підвішування штанг. Загальні принципи їх розрахунку.

Під час експлуатації ШСНУ точка підвісу штанг знаходиться під дією постійних і змінних навантажень.

Постійні:

- вага штанг в рідині Ршт

- вага стовпа рідини, який піднімає насос Рр

- тиск рідини на плунжер Рг який зменує ці навантаження.

Змінні:

- інерційні Рі які обумовлені змінною за величиною швидкістю руху колони насосних штанг і стовпа рідини

- вібраційні навантаження Рв які обумовлені коливальними процесами в колоні штанг при зміні навантажень при прикладанні і знятті гідростатичних навантажень

- внаслідок тертя насосних штанг об труби Ртр.шт

Ртр.шт=0,5µтр*β*Ршт

µтр – коефіцієнт тертя між штангами і трубами

β – кут відхилення свердловини від вертикалі

- навантаження від тертя плунжера об циліндр

1,84D/δ-137 – для обводнених

Ртр.пл

1,84D/δ-137 – для не обводнених

- навантаження внаслідок гідравлічного тертя рідини в підйомних трубах

Інерційні і вібраційні навантаження відносяться до динамічних навантажень

При збільшенні швидкості відкачування нафти із свердловини (зміна качань балансира) зростає величина динамічного навантаження та інтенсивність його прикладання.

При русі точки підвісу штанг вгору:

(максимум) Рв= + Рр-Рг+Рів+ Рвв+ Ртр.шт+ Ртр.пл.в+ Ртр.т

При русі вниз:

(мінімум) Рн= -Рг-(Рін+Рвн+ Ртр.шт.н+ Ртр.пл.н)

Рж – вага стовпа рідини

- вага насосних штанг в рідині

Ршт – вага насосних штанг в повітрі

Кн, Кв – поправочні коефіцієнти до динамічного навантаження

Кн = 2,754*D-0.294; Кв = 2,042*D-0.206

D – діаметр плунжера

а1, а2, α1, α2 – кінематичні коефіцієнти верстата качалки

α1 = 1,05 а1 = 1,95

α2 = 0,90 а2 = 1,15

dP – опосередкований діаметр насосних штанг

dP – dшт - одноступенева колона насосних штанг

6. Виконувані функції, умови експлуатації та експлуатаційні вимоги до шсну. Різновиди індивідуальних приводів.

Приводи ШСНУ призначені для перетворення обертового руху електродвигуна в зворотно поступальний рух точки підвісу штанг.

На практиці найбільше застосовуються індивідуальний привід. Він поділяється в залежності від руху:

балансирні (одноплечі і двоплечі);

безбалансирні;

гідро і пнемо привід.

Недоліком балансирного приводу є те, що за 4 ланкового механізму точка підвісу штанг не здійснює гармонійний рух, а більш складний. Це викликає ріст прискорень і напружень.

При використанні безбалансирного приводу ці недоліки частково зникають бо немає 4 ланкового механізму він замінюється гнучкою ланкою.

Є механічні, гідравлічні, пневматичні приводи безбалансирного приводу.

Гідропривід:

переваги: великий хід плунжера насоса забезпечує краще наповнення насоса; підвищує обмежений ККД; сприяє правильній роботі та покращує умови роботи насосних штанг.

збільшуються габарити, низький ККД приводу; необхідність догляду, низька працездатність ущільнень.

Основні параметри приводів ШСНУ:

вантажопідйомність

довжина ходу точки підвісу штанг

частота двійних ходів

максимальний крутний момент на веденому валу редуктора

Класифікація:

По вантажопідйомності:

легкі Р ≤ 30 кН

середні 30 < Р < 50 кН

важкі Р > 50 кН

За довжиною ходу:

коротко ходові S < 1м

середньо ходові 1 < S < 3м

довго ходові 3 < S < 6м

зверхдовгоходові S > 6м

По частоті двійних ходів

тихохідні n ≤ 5 хв-1

середньо ходові 5 < n < 15 хв-1

швидкохідні n > 15 хв-1

По потужності

малопотужні N = 5 кВт

середньо потужні 5 < N < 25 кВт

потужні 5 < N < 25 кВт

зверх потужні N > 100 кВт