Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 [ 201 ] 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

Критическое значение параметра Коши ф является границей допустимых режимов работы установки и записывается в соответствии с (9.62) следующим образом:

Ф.=, (9.69)

где «р - критическое число качаний при ходе вверх.

Как уже отмечалось, параметр Коши может быть использован и для разделения режимов работы установки на статические и динамические. Совершенно очевидно, что для такого разделения необходимо принять определенную числовую величину параметра Коши. Примем, что к статическим режимам относятся такие, для которых фактор динамичности меньше 0,5, а к динамическим - те, для которых m > 0,5. Таким образом, фаницу между статическими и динамическими режимами по параметру Коши можно установить, принимая п в выражении (9.62) равным 0,5 п и обозначая его п:

% = (9-70)

В результате получаем:

<Р,=. (9.71)

где ф - граничная величина параметра Коши.

Если фф < ф, то режим работы установки статический; если же Фф > ф , то режим работы установки динамический (фф - фактический параметр Коши для рассматриваемого режима работы установки, рассчитываемый по выражению (9.62)).

Подставляя из (9.67) в зависимость (9.71), окончательно получаем:

Ф, =2,217-

(1 + /0. (9.72)

Как показывают расчеты, для наиболее распространенных условий работы штанговых установок при эксплуатации скважин граничная величина парамефа Коши может бьтгь ориентировочно принята равной Ф = 0,4. (9.73)

9.3.8. НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОЛОННУ ШТАНГ

Для выяснения нагрузок, действующих на колонну штанг (в ТПШ) в течение насосного цикла, рассмотрим схему, представлен-

ную на рис. 9.7. В общем случае на колонну щтанг действуют следующие нагрузки (при ходе вверх):

1. От собственной силы тяжести шганг в смеси (жидкости) - G,, .

2. От силы тяжести смеси (жидкости) в колонне НКТ - G .

3. От давления на устье в колонне НКТ - G.

4. От трения колонны щтанг о НКТ, плунжера в цилиндре, а также от гидродинамического трения продукции скважины в трубах - Gp (при ходе вверх), G (при ходе вниз).

Направление указанных сил совпадает с направлением ускорения свободного падения. Кроме этих сил, на колонну щтанг (плунжер) действуют следующие силы с противоположным знаком:

5. От давления в затрубном пространстве скважины - G.

6. От сипы тяжести жидкосга (смеси) в затрубном пространстве-G . При ходе щтанг (плунжера) вверх всасывающий клапан открыт,

а нагнетательный - закрыт и нагрузка, действующая на плунжер (щтанги) со стороны НКТ (труб) G, такова (см. рис. 9.7):

G = G + Gp, (9.74)

а со стороны затрубного пространства G:

G=(G„.3 + GJ. (9.75)

При ходе щтанг (плунжера) вниз нагнетательный клапан открыт, а всасывающий - закрыт и нагрузки, действующие на плунжер (щтанги) как со стороны НКТ (труб) G, так и со стороны затрубного пространства G, равны нулю. При этом такте (нагнетания) нафузка (G - GJ действует на колонну НКТ (труб).

Силы, рассмофенные выще, являются преобладающими при статическом режиме работы установки. При динамическом режиме, кроме рассмотренных, существенными являются следующие силы:

1. Инерционные - G„.

2. Вибрационные - Gg.

Таким образом, при ходе вверх максимальная нагрузка, действующая в ТПШ, такова:

G =G +G +G +G -G -G + G + G (9.76)

макс шт.см СМ.Т ру тр рз см.э ип виб V"/

При ходе вниз нафузка, действующая в ТПШ, минимальна и такова:

G,,.. = G,,„..-G:p-G„,,-G. (9.77)

При ходе вниз нагрузка (G - GJ действует на колонну НКТ, т.к. всасывающий клапан закрыт, а нагнетательный клапан открыт.

Рассмотрим более подробно нагрузки, действующие в ТПШ при статическом режиме работы установки.

Нагрузка от веса штанг в смеси (при необходимости здесь же можно учесть дополнительно вес пластинчатых скребков, центраторов и др., вес отложившегося парафина и т.д.) будет:

С„..с„=/Я,пР, (9.78)

где f - площадь поперечного сечения колонны штанг, м; Я - длина колонны штанг, м; р - плотность материала штанг, кг/м; g - ускорение свободного падения, м/с;

b - коэффициент плавучести штанг в смеси (при Р = Щ

Ршт-Ра

(9.79)

р - средняя плотность смеси (жидкости) в колонне НКТ, кг/м

Рис. 9.7. К расчету нагрузок, действующих иа колонну штанг