книги из ГПНТБ / Юрчук, А. М. Расчеты в добыче нефти учеб. пособие

Задача 42

Подобрать по приведенному напряжению одноступенчатую ко­

ных штанг обычно происходит не вследствие статического перенапря­ жения, а носит явно усталостный характер. Поэтому правильнее вести расчет колонны штанг не по максимальному напряжению в опасном сечении, а по «приведенному напряжению», зависящему как от максимального напряжения сгмакс, так и от предельной ам­ плитуды изменения напряжения ста.

А. С. Вирновскнй, пользуясь зависимостью И. А. Одинга, пред­ ложил на основе элементарной теории следующее расчетное уравне­ ние для определения приведенных напряжений в любом сечении

нии колонны; аср — среднее напряжение цикла, действующее на верхнее сечение штанг, которое определяется по формуле [14];

вошипов. Следовательно,

амакс = 7,3 + 5,85 «=* 13,2 кге/мм2;

сгпр = ]/іЗ,2-5,85 = 8,8 кге/мм2.

Проверим напряжение в точке подвески штанг, для чего опре­ делим максимальную нагрузку на штанги по статическому методу:

200

лизованные хромоникелевые (20ХН) или марганцовистые штанги (36Г1); они же удовлетворяют требованию о максимально допусти­ мом напряжении, которое пе менее 1500 кгс/см2.

Задача 43

Подобрать сталь для насосных штанг на основе допускаемого приведенного напряжения в точке подвески штанг, пользуясь рас­

установки (длины хода сальникового штока s = 1800 мм и числа качаний п = 12 в минуту). Если параметры насосной установки сильно отличаются от указанных, приведенные напряжения в точке подвески штанг могут также значительно отличаться от принятых

в таблицах.

Тогда расчет колонны насосных штаиг необходимо выполнять непосредственно по формулам или, для ускорения расчета, по номо­ грамме Я. А. Грузинова.

Расчет следует начинать с таблицы (приложение 13), в которой приведены рекомендуемые глубины спуска насосов на штангах из

углеродистой стали (при значении опр = ] / имаксаа = 7 кгс/мм2). Для этого в разделе двухступенчатых колонн находим графу с диа­ метром насоса 43 мм. В пересечении этой графы с горизонтальной

родистой стали 40У.

Решаем эту же задачу графическим способом при помощи номо­ граммы Грузинова.

201

Соединяем начальную точку номограммы на оси абсцисс 0 с точ­ кой 19-мм штанг, находящейся на пунктирной линии 43 системы I, а конечную точку на той же оси 2500 соединяем с точкой Е пересе­ чения линий п = 12 и s = 1,8 системы II.

Через точку 1000 на оси абсцисс проводим вертикальную пунк­ тирную линию до ее пересечения с прямой 0—19 мм в точке А. Затем через точку А проводим прямую линию, параллельную линии 2500—Е. Из точки 420 на оси абсцисс (длина верхней ступени ко­ лонны штанг) восстанавливаем перпендикуляр до пересечения в точке С с указанной выше параллельной линией. Точка С нахо­ дится на горизонтали, соответствующей приведенному напряжению апр = 6,6 кгс/мм2. Следовательно, нижняя ступень штанг будет

иметь это напряжение в точке подвески ее, что допустимо для штанг из углеродистой стали 40У.

Для определения напряжения в точке подвески верхней ступени штанг из точки С опускаемся по вертикали вниз до точки D на рас­ стояние, равное на этой высоте отрезку c d ' между осью ординат и линией 0—19—22 мм системы III.

Через точку D проводим прямую DB, параллельную линии 2500—Е, до ее пересечения с осью ординат.Точка В соответствует приведенному напряжению стпр = 6,5 кгс/мм2.

Таким образом, и для верхней ступени также вполне пригодны штанги из углеродистой стали 40У. При этом вся колонна штанг будет равнопрочная, так как приведенное напряжение для обеих ступеней практически одинаковое.

202

26. Расчет уравновешивания станков-качалок

Задача 44

Расчет уравновешивания новых установок станков-качалок ведется по формулам Азиимаша или по специальным номограммам [18], а уравновешивание действующих установок обычно прове­ ряется при помощи амперклещей.

Требуется подсчитать число плит, которые надо установить на хвосте балансира станка-качалки СКН2-615 при следующих пара­

Рш = дшЬ 0,875 = 1,67 • 500-0,875 = 730 кгс (7,15 кН),

где 0,875 — коэффициент, учитывающий потери веса штанг в жид­ кости; qm — 1,67 кгс — вес 1 м штанг с муфтами.

Вес жидкости

Принимаем пб =19 .

Проверку и окончательное уравновешивание станка-качалки производим при помощи амперклещей.

Задача 45

Рассчитать роторное уравновешивание станка-качалки СКН10-

ния насоса под динамический уровень h = 50 м; колонна насосных штанг двухступенчатая (22-мм штанги — 56% и 19-мм — 44%); плотность жидкости рж = 900 кг/м3; переднее и заднее плечи балан­ сира соответственно равны а — 3,3 м и b = 2,7 м; длина хода саль­ никового штока s = 3,3 м; радиус кривошипа с учетом соотношения звеньев стаика-качалки г = 1,32 м [1].

Вес двухступенчатой колонны штанг

Рш= 0,875 (0,56qiL + 0,44?aL) = 0,875 (3,14 • 0,56 • 1200 +

+ 2,35 • 0,44 • 1200) = 2930 кгс (28,7 кН)

(0,875 — коэффициент потери веса штанг в жидкости).

203

Расстояние от оси кривошипного вала до центра тяжести ротор­ ных противовесов (при четырех противовесах па каждом криво­ шипе массой 750 кг каждый) определяем по формуле [25]

Удлиненные кривошипы стаика-качалкн СКН10-3315 рассчитаны на максимально возможную длину плеча действия противовесов 150 см.

Окончательная проверка уравновешенности станка-качалки про­ изводится амперклещами.

Задача 46

Определить, каким образом нужно доуравновесить станок-ка­ чалку СКН5-3015 амперклещами на основании следующих данных: диаметр насоса Dnn — 56 мм; глубина установки насоса L = 650 м,

204

Т а б л и ц а 45

Результаты расчета по обеим формулам получены достаточно близкие. Примем т = —75 см.

Из рассмотрения положений грузов видно, что любой из них может быть передвинут к центру кривошипного вала на 75 см. Передвипем на 75 см груз № 1, как наиболее удаленный от центра вала; тогда положение всех грузов будет следующее: груз № 1 — 90 — 75 = 15 см; груз № 2 — 86 см; груз № 3 — 88 см и груз

№4 — 88 см.

Среднее удаление грузов № 1 и 2 на левом кривошипе

15 + 86. = 50,5 см,

а среднее удаление грузов № 3 и 4 на правом кривошипе будет равно 88 см. Разница (88 — 50,5) = 37,5 см очень велика (для СКП5-3015 она не должна быть больше 20 см), поэтому нужно пере­ мещать не один груз, а два — по одному на каждом кривошипе. Поскольку грузы на обоих кривошипах удалены от центра вала при­ мерно одинаково, следует передвинуть два симметрично располо­ женных груза (по одному на каждом кривошипе) на равные расстоя­ ния:

27. Определение коэффициента продуктивности скважин по данным динамометрирования 1

Задача 47

При линейном законе фильтрации жидкости к забою скважины

1 А. М. П о п о в п И. А. Ш и ш к и н . Определение коэффициентов продуктивности глубиннонасосных скважин по данным динамометрирования на Ыово-Хазннской площадп Арлаиского нефтяного месторождения. «Нефтепро­ мысловое дело», 1970, № 9, с. 10—12.

2 0 5

коэффициент продуктивности можно определить по следующей формуле:

Но забойное давление можно заменить максимальной статиче­

или по дпнамограмме (рис. 61), где Рсакс в кгс; Р ш’ — вес колонны штанг в жидкости в кгс; Рж— вес столба жидкости, действующий на плунжер, в кгс; Ртр — силы трения в кгс; -Рпогр — сила, действу­ ющая на плунжер насоса снизу, вызываемая погружением насоса ниже уровня, в кгс.

Рис. 61. Определение коэффициента продуктивности скважппы по дпнамограмме:

о — для работы на первом режиме; б— для работы на втором режиме

статические нагрузки в точке подвеса насосных штанг при работе насоса иа первом и втором режимах эксплуатации скважины в кгс.

Р?тТ = PNX= 141.20,6 = 2905 кгс (28,5 кН);

P "?f = PN2 = 141 • 27,5 = 3877 кгс (38 кН).

206

Подставляя полученные данные в формулу (2), найдем коэффи­ циент продуктивности:

28. Определение коэффициента подачи насосной установки при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной [33]

Задача 48

Коэффициент подачи насосной установки при одновременнораздельной эксплуатации может быть определен по формуле

Ѵц - Ѵ г

где

vr- . R - . P. ) ( ^ + ,c,_:1;;.+, j см°

часть объема цилиндра насоса, занятая подпакерным газом, нако­ пившимся за время хода плунжера вниз; Уц = 4500 см3 — объем, описываемый плунжером; а = 1 — содержание нефти в жидкости;

G0 — 20 м3/м3 — газовый фактор скважины; а = 0,5^----j—^ —ко­

эффициент растворимости газа в нефти; рвс = 10 кгс/см2 — давле­ ние у приема насоса; УВр = 0,05 Уц = 0,5 • 4500 = 225 см3 — объем вредного пространства насоса; w = 1 см/с — скорость всплы­ вания пузырьков газа в жидкости; t = 3 с — продолжительность хода плунжера вниз; F = 180 см2 — площадь сечения эксплуата­ ционной колонны.

Определим Уг:

Таким образом, при отсутствии отбора подпакерного газа и при малых пузырьках газа, всплывающих в жидкости с небольшой ско­ ростью (w — 1 см/с), получается очень низкий коэффициент подачи насосной установки. Поэтому следует, помимо увеличения глу­ бины погружения насосов под динамический уровень, применять для одновременно-раздельной эксплуатации насосные установки, имеющие приспособление для выпуска подпакерного газа даже при небольших газовых факторах.

207

29. Расчет II подбор глубинноиасосного оборудования для раздельной эксплуатации трех пластов одной скважиной [33]

Задача 49

Скважина предназначена для эксплуатации двух девонских (Д-П

208