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

Е - модуль Юнга материала штанг и труб (сталь), Н/м р - плотность такой смеси, которая создает выталкивающую силу, действующую на трубы и равную реальной силе, при условии, что трубы полностью погружены в эту смесь (Я,, = 0). В практических расчетах растяжение штанг и труб под действием собственного веса можно не учитывать и принимать длину штанг и труб, равной Н. Учитывая, что трение не является существенной величиной, можно не учитывать и эту силу.

Таким образом, деформация колонн штанг и труб является значительной только под действием нагрузки (G - G j. При ходе штанг вверх колонна штанг увеличивает под действием нагрузки (G - G) свою длину на величину i:

(G,-G\H„

При ходе вниз нагрузка (G - GJ снимается с колонны штанг, вследствие чего длина колонны штанг сокращается на величину i, и передается на колонну НКТ, под действием которой длина колонны НКТ увеличивается на величину

- (G,-G.)H„ £/, •

где Др - площадь поперечного сечения труб по металлу, м.

В результате этих деформаций перемещение плунжера в цилиндре насоса начнется только тогда, когда ТПШ скомпенсирует за счет перемещения полированного штока вверх удлинение штанг на величину и сжатие труб на величину , т.е. полированный шток переместится вверх на величину (/, + Q прежде, чем начнется движение плунжера вверх. Обозначим:

=+(щ

и назовем величину X потерями хода плунжера S в сравнении с ходом полированного штока 5

5, = 5-Л. (9.100)

Подставляя (9.97), (9.98) в (9.99), получим:

(о-)я

flUT /тр

(9.101)

Нагрузка от веса штанг является максимальной в ТПШ и нулевой - в месте крепления штанг к плунжеру. При больших глубинах спуска насоса и использовании одноразмерной колонны штанг (/игг ~ const) нагрузка в ТПШ может оказаться чрезвычайно большой. Для снижения этой нагрузки проектируют ступенчатую колонну штанг, уменьшая поперечное сечение (диаметр) штанг сверху вниз.

Потери хода плунжера для ступенчатой колонны штанг с количеством ступеней «п» таковы:

(G.-G,)

(9.102)

/шт1 /шт2 fun. п /ф

где - соответственно длины ступеней штанг с плошадью

поперечного сечения/,, f.. „, м. При этом:

/, + /,+... /„ =Я„. (9.103)

При расчете X для ступенчатой колонны штанг можно использовать средневзвешенную величину площади поперечного сечения штанг

/и. ср =--j:-г-, (9.104)

- + ...+-

где е,, t,,... -доли ступеней, из которых состоит колонна штанг {t, + t,+... +е„ = 1). В этом случае:

(9.105)

Ушт. ср Утр

с целью исключения деформации НКТ (/ = 0) при работе СШНУ колонна НКТ заякоривается специальным якорем, исключающим ее перемещение. В этом случае потери хода плунжера при работе установки таковы:

(С,-Сз)Я,

(9.106)

Подставляя в зависимости (9.101), (9.102), (9.105) и (9.106) значения из (9.74) и Сз из (9.75) с учетом (9.86), (9,87), (9.88) и (9.89), окончательно получаем:

(рсм. т - Рсм. , ) Я,„ + (Р - Рз ) + р,„ зЯ,,

1 1

+ -

fun ftp

(рсм. г - Рсм. 3 )Я„, +{Ру-Р,) + Р,„ зЯд,

(9.107)

+ - + ... + -

/[[iTl /iirr2

/iuT. п /гр

(9.108)

(Рсм. т - Рсм. 3 ) Я„, +{Ру-Р,) + зЯ,,

1 1

+ -

(9.109)

fun. ср fjp (рсм. т - Рсм. 3 ) Я,„ + (Ру - Рз ) + р,„ зЯ,,

я,.,

. (9.110)

Как следует из приведенных зависимостей, потери хода плунжера при статическом режиме работы СШНУ зависят не только от конструкции колонны штанг и труб и диаметра насоса, но и от ряда технологических параметров, в том числе и задаваемых промысловым инженером (Р, Я„„, HJ.

Рассмотрим дополнительные нагрузки, действующие в установке при работе ее в динамическом режиме.

9.3.10. ИНЕРЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ ОТ ВЕСА КОЛОННЫ ШТАНГ И ВЕСА ПРОДУКЦИИ СКВАЖИНЫ. УПРУГИЕ ДЕФОРМАЦИИ ШТАНГ ОТ ИНЕРЦИОННЫХ НАГРУЗОК. ФАКТОР ВЫИГРЫША ХОДА ПЛУНЖЕРА

Сила инерции от веса штанг и веса продукции скважины G такова:

G„„ = (M„„ + M„)y, (9.111)