Определение сил, действующих в точке подвеса колонны штанг.

С учетом сил инерции максимальная нагрузка в точке подвеса колонны штанг будет:

где P_ж – вес жидкости, находящейся над плунжером насоса, в Н;

P_шт – вес колонны штанг, который складывается от веса всех ступеней данной колонны штанг, в Н;

- коэффициент, учитывающий Архимедову силу, т.е. силу, выталкивающую колонну штанг из жидкости;

- где и – плотность жидкости и штанг в кг/м³;

S – длина хода точки подвеса колонны штанг, м;

n – число двойных ходов (качаний) точки подвеса колонны штанг и плунжера скважинного насоса в минуту.

Вес жидкости в колонне НКТ:

Р_ж = ρ_ж·g·H·F_пл

где Н – глубина спуска, м;

F_пл – площадь поперечного сечения плунжера, м².

F_пл = , м².

Выбирается тип СК (гидропривода) согласно ГОСТ.

Пятый этап – определение фактической подачи скважинного насоса.

Определение деформации колонны штанг под воздействием сил инерции.

Деформация колонны насосных штанг:

(м);

где f_{шт 1,2,3}- площадь поперечного сечения штанг 1,2,3 ступени;

Е=2,1·10¹¹ Па модуль упругости первого рода;

ε – часть колонны штанг данного диаметра в сотых долях.

2.3 Определить фактическую подачу насоса.

;

где – коэффициент подачи скважинного насоса, равный от 0,6 до 0,8.

Шестой этап – выбор приводного электродвигателя.

Осуществляется по формуле:

N = 0,0409 *S*n*

где - диаметр плунжера насоса, м;

S – длина хода плунжера насоса, м;

n – число двойных ходов плунжера насоса в мин.;

плотность добываемой жидкости, кг на м³;

Н – высота подъема скважинной жидкости, м;

- КПД насоса;

- коэффициент, учитывающий степень уравновешенности СК (

Расчет трубопровода (на примере)

Гидравлический расчет трубопровода

Дано:

Диаметр трубопровода наружний D=200мм;

Толщина стенки трубопровода δ_т=12мм;

Длина трубопровода L=7800м;

Конечное давление потока жидкости P_к=0,2мПа;

Плотность нефти ρ_нефти=880кг/м³;

μ_нефти=8,2мПа*с;

Q_m=1200т/сут.

Q_v= 1200/0,88м³/сут.

Определить:

1. кинематическую вязкость;

2. скорость движения жидкости в трубопроводе;

3. рассчитать число Рейнольдса и определить режим движения жидкости в трубопроводе;

4. коэффициент гидравлического сопротивления λ;

5. потери давления ΔP по формуле Дарси–Вейсбаха;

6. требуемое начальное давление Pн;

Решение:

1. Определим кинематическую вязкость:

ν=μ/ρ, (м²/с) (1)

ν=μ/ρ=8,2*10–3/880=9,5*10–6 (м²/с)

2. Определяем скорость движения жидкости в трубопроводе:

= м/с или

= Q_v/S=4 Q_m/(86400*πD_вн²*ρн), (м/сек)

Q_m – массовый суточный расход жидкости, м³/сут;

т/м³;

- площадь поперечного сечения внутренней полости трубопровода,м²;

, м² или S= πD_вн²/4=3,14*0,172²/4=0,024 м²

Где:

- внутренний диаметр трубопровода, м.

=Q/S=4Q/(86400*πD_вн²*ρн)=(4*1200)/(86400*3,14*(0,176)²*0,88)=0,64 м/сек

3. Определяем режим движения жидкости в трубопроводе. Для этого рассчитываем число Рейнольдса:

Re=(υ*D_вн*ρ_н)/μн,

где

ρ_н – плотность нефти, кг/м³;

μ_н – динамическая вязкость нефти, мПа*с.

Re=(0,64*0,176*880)/8,2=12,08

В зависимости от числа Рейнольдсарежим движения жидкости будет ламинарным (Re‹2320).

4. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления λ в зависимости от режима движения жидкости.

При ламинарном режиме движения жидкости коэффициент гидравлического сопротивления λ определяется по формуле Стокса:

λ=64/Re,

λ=64/Re=64/12,08=5

При Re 2320 режим движения жидкости будет турбулентным и тогда коэффициент гидравлического сопротивления λ определяется по формуле Блазиуса

λ=0,3164/Re ^0,25

5. Определяем потери давления ΔP по формуле Дарси–Вейсбаха:

ΔP=λ L/D_вн *υ²/2 ρ_н, (МПа)

где L – длина трубопровода, м.

ΔP=λ L/D_вн *υ²/2 ρ_н=57800/0,176*(0,64)²/2 880=3,8(МПа)

6. Определяем требуемое начальное давление Pн:

Pн=Pк+ΔP,(МПа)

Pн=Pк+ΔP=200000+3899999=4099999=4(МПа)

7. Определяем гидравлический уклон:

i=h/l=λ/D*υ²/2g,

i=h/l=λ/D*υ²/2g=5/0,2*(0,64)²/(2*9,81)=0,5

Определив давление в нефтепроводе, необходимо расчетным путем убедиться в правильности подобранного трубопровода. По паспортным данным трубопровод рассчитан на 5 МПа.