Расчёты в добыче нефти

На обработку дайной скважины потребуется следующее коли­ чество товарной соляной кислоты:

где z = 27% — процентное содержание НС1 в товарной соляной кислоте; 1,075 — относительная плотность 15%-ного раствора соляной кислоты; 1,1 — то же для 20%-ного раствора соляной кислоты.

7. РАСЧЕТ НАГРУЗКИ НА ПОДЪЕМНЫЙ КРЮК, ОСНАСТКИ ТАЛЕВОЙ СИСТЕМЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПОДЪЕМНИКА

Задача 98, Требуется определить вес груза на крюке, рацио­ нальную оснастку талевого каната и рациональное использование мощности подъемника АзИНМАШ-43П (табл. Х .10, прил. 16) при следующих условиях работы: глубина подъема насосно-ком­ прессорных труб L = 4000 м; диаметр труб d = 73 мм; вес 1 м труб с высаженными концами и муфтами q = 95,5 Н; приближенный вес подвижной части талевой системы (крюк, элеватор и талевый

221

Принимаем оснастку 3 x 4 с креплением «мертвого» конца тале­ вого каната в нижней части подъемного сооружения, К = 6.

Рациональное использование мощности подъемника и ускоре­ ние процесса подъемных работ достигается правильной оснасткой талевой системы и использованием всех скоростей подъемника. Принятая оснастка 3 x 4 должна обеспечить подъем наибольшего груза на крюке на самой низкой (первой) скорости подъемника. В дальнейшем скорость подъема по мере уменьшения веса подни­ маемого груза увеличивается путем переключения подъемника на высшие скорости и в отдельных случаях путем переоснастки талевого каната.

Определим число колен труб, которые следует поднимать на каждой скорости.

В = QA/ql = 5 •103/95,5 •16 = 3,27.

Следовательно,

2! = 248 — 3,27 = 244,73 ^ 245;

Общее число колен в колонне труб

z = L// = 4000/16 = 250.

Для рационального использования всех скоростей подъемника необходимо переходить на пониженные скорости подъема лишь после достижения максимально допустимых нагрузок при более высоких скоростях.

Исходя из этого, следует поднимать: на скорости I

zl — ги = 250 — 146 = 104 колена;

2 2 2

на скорости II

гп — z]n = 146 — 87 = 59 колен;

на скорости III

2 цI — 2lV = 87 — 51 = 36 колен;

на скорости IV поднимают остальные 51 колено.

8. РАСЧЕТ МАШИННОГО ВРЕМЕНИ ПРИ ПОДЪЕМЕ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Задача 99. Рассчитать машинное время на подъем насосно­

где dcp — средний диаметр барабана, м; k — коэффициент, учи­ тывающий замедление скорости подачи крюка при включении и торможении барабана лебедки, находят по табл. Х.11.

Длина каната, навиваемого на бочку барабана

/к = (/ + 0,5) i = (7 + 0,5) 10 = 75 м,

где 0,5 м — высота подъема трубы над устьем скважины. Число витков талевого каната в одном слое

223

где с = 1 — уменьшение числа витков из-за неплотной намотки каната.

Диаметр бочки барабана с учетом навиваемых слоев каната определяется по формуле

В этом случае по формуле (Х.29) получим: при т — 1

dx= 0,345 + 0,022 + 1,87 •0,022 •1 = 0,408 м;

при т = 2

d2 = 0,345 + 0,022 + 1,87 •0,022 •2 = 0,449 м;

при т = 3

d3 = 0,345 + 0,022 - f 1,87 •0,022 •3 = 0,49 м.

/к1 = ndxa = 3,14-0,408-28 = 35,9 м;

во втором слое (т = 2)

/к2 = nd2a = 3,14-0,449-28 = 39,5 м;

Общая длина навитого каната в двух слоях

10= 35,9 + 39,5 = 75,4 м.

Эта длина соответствует найденной полной длине каната, на­ виваемого на бочку барабана (75 м), а поэтому число рабочих слоев каната т = 2.

Средний диаметр бочки барабана лебедки

dcP = (di + d2)/2 = (0,408 + 0,449)/2 = 0,429 м.

Находим машинное время подъема на каждой скорости ле­ бедки по формуле (Х.28)

скорость I (п1 = 34)

*м = 7-10-1,2/3,14-0,429-34= 1,83 мин;

скорость II (пп = 54)

*м = 7-10 -1,2/3,14-0,429-54= 1,16 мин;

скорость III (пш = 107)

tu = 7 -10-1,2/3,14-0,429-107 = 0,58 мин;

скорость IV (nw = 170)

tH= 7 •10 •1,3/3,14 •0,429 •170 = 0,40 мин.

224

9. РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКОГО НАРЯДА НА ПОДЗЕМНЫЙ РЕМОНТ СКВАЖИНЫ; ОБОРУДОВАННОЙ ГЛУБИННЫМ НАСОСОМ

Задача 100. Рассчитать нормативное время на подготовительно­ заключительные, вспомогательные работы и на спуско-подъемные операции при смене в скважине трубного насоса [19]. Тип станкакачалки — СКН-5; тип трактора подъемника С-100 с лебедкой — ЛТ-11К.М; подъемное сооружение— вышка 24 м; глубина под­ вески насоса 1350 м; трубы диаметром 89 мм — 193 шт; штанги диаметром 22 мм — 169 шт. Оснастка для труб 2 x 3 ; оснастка для ш танг— напрямую; категория сложности работ III.

Расчет ведем в следующей последовательности.

1.Переезд трактора-подъемника на расстояние 1,5 км, норма времени 20 мин-1,5 = 30 мин.

2.Общие подготовительные работы перед началом ремонта скважины, норма времени 54 мин.

3.Подготовительные работы перед подъемом насосных штанг, норма времени 21 мин.

4.Подъем 169 штанг диаметром 22 мм. На каждой скорости лебедки можно поднять:

скорость II— 66 шт.; скорость III— 21 шт.; скорость I V — 26 шт.; скорость V — 56 шт.,

соответственно продолжительность подъема на каждой скорости (по нормам штучного времени) будет:

5.Подготовительные работы перед подъемом труб, норма времени 21 мин.

6.Подъем 193 труб диаметром 89 мм. На каждой скорости лебедки можно поднять, применяя автомат:

скорость II — 90 шт.; скорость III — 20 шт.; скорость I V — 25 шт.;

скорость V — 58 шт.,

соответственно продолжительность подъема на каждой скорости (по нормам штучного времени) будет:

2.1-58 = 122 мин.

Ит о г о 457 мин.

7.Заключительные работы после подъема труб, норма вре­ мени 7 мин.

vy XI. РАСЧЕТЫ ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ,

^КОМПРЕССОРОВ И ФУНДАМЕНТОВ

Задача 101. Определить подачу поршневого насоса двойного действия. Дано: диаметр цилиндра насоса D = 0,185 м; диаметр штока d = 0,065 м; ход поршня 5 = 0,4 м; число двойных ходов в минуту п = 65; число цилиндров насоса z = 2; коэффициент подачи насоса г)к = 0,85.

Теоретическая подача насоса

пя (2D2 — d2)Snz 3,14 -(2 -0.1852 — 0.0G52) 0,4-65-2

-Задача 1027Определить мощность на валу поршневого насоса, если его подача Q = 0,04 м3/с; давление нагнетания р = 6,5 МПа; относительная плотность жидкости р = 1; к. п. д. насоса rj = 0,85.

N = Qpp/ц = 0,04 •6,5 •10G-1/0,85 = 306 кВт.

2. РАСЧЕТ РАБОТЫ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЕГО ПРИВОДА

Задача 103. Определить затрачиваемую поршневым компрессо­ ром работу на сжатие 1 кг воздуха до р2 = 0,5 МПа в условиях изотермического, адиабатического и политропического сжатия. Давление всасывания Рх = 0,1 МПа; температура воздуха при вса­ сывании Ту = 293 К-

Объем 1 кг воздуха в условиях всасывания определится из уравнения Менделеева — Клапейрона

Следовательно, по формуле (X I.2)j

1 -1 -8,31 -103-293/105 = 24,35 м3.

Работа, затрачиваемая при изотермическом сжатии 1 кг воз­ духа,

Задача 104. Определить теоретическую мощность одноступен­ чатого поршневого компрессора при различных условиях сжатия воздуха. Дано: поДача компрессора V = 0,33 м3/с воздуха; давле­ ние всасывания рх = 0,1 МПа; давление нагнетания р2 = 0,5 МПа; удельный объем воздуха в условиях всасывания Fi = 24,35 м3/кг.

Работу на сжатие 1 кг воздуха принять по предыдущей задаче 103.

Массовая подача компрессора

G = K/Vi = 0,33/24,35 = 0,0135 кг/с.

Мощность при изометрическом сжатии

А'из = L H3G = 3,92 •10е-0,0135 = 53 кВт.

Мощность при адиабатическом сжатии

Мад = Д,дС = 5-106-0,0135 = 67,5 кВт.

Мощность при политропическом сжатии

Мпол = Д 10лО = 4,87 10е •0,0135 = 65,7 кВт.

228

3. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ПОД НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Задача 105. Рассчитать бетонный фундамент под компрессор

= 0,25 м; частота вращения вала компрессора п = 365 об/мин;

центра вала до верхней плоскости фундамента с = 0,5 м; вес компрессора QM= 68,7 кН; плотность бетона 6 = 2200 кг/м3; мощность двигателя N = 119,2 кВт; к. п. д. передачи т] = 0,94; сила действия возвратно-движущихся частей Gh = 3,3 кН; сила действия вращающихся неуравновешенных частей Gr = 780 Н; грунт лессовидный.

Найдем размеры фундамента:

длина 1 = 1г + 0,25- 2 = 3,14 + 0,5 = 3,64 м;

ширина b = Ьх+ 0,25 *2 = 2,5-)- 0,5 = 3,0 м;

высота h = h1-\-h2= 1,1 -f- 0,25 = 1,35 м,

Вес фундамента

2 2 9

где Uvmax— вертикальная составляющая центробежной силы, развиваемой инерцией вращающихся неуравновешенных частей компрессора, состоящая из весов кривошипа, его пальца и 0,6

Проверка фундамента на скольжение по его основанию при коэффициенте трения скольжения по грунту f = 0,65

P max = 27,65-103<((Зф + (Зм) / =

= (318,5 + 68,7). 103-0,65 = 252• 103 Н.

При весе фундамента <3Ф = 318,5 кН скольжение исключается.

Рис. X I.1. Фундамент под станок-качалку

Задача 106. Рассчитать бетонный фундамент под станок-ка­ чалку 9СК20-4,2-12000. Фундамент характеризуется следующими

230