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

периодической откачке жидкости общее число ходов плунжера реализуется за более короткий промежуток времени. Поэтому при периодической откачке изнашиваемые детали установки проходят тот же путь, но за более короткое время при большем значении средней скорости. Скорость износа деталей почти пропорциональна квадрату относительной

Рис. 4.1-63. Схема регулирования SR=1, выпускаемая фирмой Моне

100 по

Рис. 4.1-64. Динамограмма глубинного насоса при «дефиците» жидкости (Мартин, 1961)

скорости движущихся частей. Динамические напряжения, воздействующие на плунжер, также будут значительнее, а отказы в работе происходят чаще, че.м при непрерывной эксплуатации.

Можно утверждать, что если коэффициент наполнения насоса при непрерывной откачке сравнительно высокий, предпочтительнее осуществлять непрерывную откачку. Периодическая откачка оправдывается, если при этом повышается коэффициент наполнения. В противном случае рекомендуется перевести периодическую откачку на автоматический режим.

Автоматическое «управление» пластом при периодической откачке. «Управление» пластом в основном сводится к установке на забое датчика, который посылает, с одной стороны, сигнал о достижении жидкостью заданного уровня после остановки насоса, и, с другой - сигнал, когда необходимо остановить насос. На рис. 4.1-63 дана схема регулирования, выпускаемая фирмой Майхак АГ под шифром SR-1 (Моне, 1959 г.). В передатчике /, установленном в нижней секции НКТ, смонтирован датчик давления 2 (стальная проволока, один конец которой прикреплен к мембране, положение которой зависит от давления). Около датчика смонтирован электромагнит. Через определенные интервалы времени автоматический триггере, смонтированный на поверхности, посылает импульсы низкого напряжения на катушку электромагнита. Магнит подтягивает проволоку датчика и освобождает ее. Последняя начинает вибрировать с частотой, зависящей от постоянных параметров, с одной стороны, и от усилия, воздействующего на мембрану, с другой. Электрические колебания, индуцированные в катушке при вибрации проволоки, посылаются по кабелю на усилитель 4, а затем на дискриминатор 5. В последнем вмонтирова-

ны две проволоки, период собственных колебаний которых можно установить регулирующими винтами 6 (на минимальное и максимальное давление). Когда проволока забойного датчика начинает вибрировать при собственной частоте, равной частоте одной из двух проволок дискриминатора, дискриминатор зажигает один из последовательно соединенных тиратронов 7. Обмотка реле в анодной цепи тиратрона получает питание, которое включает или отключает ток в цепи магнитного пускателя основного привода установки. Такое управление позволяет выключать насос в тот момент, когда жидкость достигнет заданного уровня, и отключать его, когда жидкость будет откачана. В схеме предусмотрены счетчик 8, записывающее устройство 9 и регулирующее устройство 10.

Удары о жидкость. Если подача щтангового насоса превышает объем жидкости, поступающей в цилиндр насоса, цилиндр не будет полностью заполняться жидкостью при перемещении плунжера. В начале перемещения вниз плунжер, нагруженный весом столба жидкости в трубах плюс вес колонны штанг, неожиданно ударяется о жидкости после некоторого периода свободного падения. Это можно рассматривать как динамический удар с одновременным изменением статической нагрузки. Динамические силы, воздействующие на плунжер, будут передаваться на колонну штанг, а затем на оборудование, расположенное на поверхности. Если такие силы значительны, плунжер ударяется о жидкость (удар о жидкость). Это вредно отражается на редукторе. В таком случае даже при хорошо сконструированной установке может сократиться срок службы редуктора.

Сила удара плунжера о продукцию скважины, не содержащей газ, приблизительно определяется уравнением (Джах и Уотсон, 1969)

Р=50и„ЛУ (4.1-69)

Нагрузку на редуктор можно определить по крутящему моменту на валу.

Кривые 1, 2 и 3 (рис. 4.1-64) характеризуют возможные случаи удара плунжера о жидкость в одной и той же скважине. Определяя по диаграммам силы, воздействующие на вал при различных его положениях, и подсчитав вращающий момент, получим кривую изменения момента (рис. 4.1-65). Как видно, вращающий момент в течение одного полного хода значительно изменяется. Если принять максимально допустимый момент вращения в редукторе Л1доп = 64 кН-м, то при перемещении плунжера вниз значение этого момента для случаев 1 и 2 будет больше допустимого, а для случая 5 -меньше его. Положение может быть значительно улучшено, если будут применены более эффективные контргрузы большего размера. Так как дефицит жидкости непостоянен, балансировка установки будет изменяться от одного цикла хода штока до другого.

Определенное преимущество можно получить при проявлении отрицательного вращающего момента. На рис. 4.1-66, а показан случай, когда зуб шестерни высокооборотного вала 1 толкает зуб шестерни кривошипного вала 2.

при отрицательном вращающем моменте (рис. 4.1-66,6) в течение одного цикла хода щтока неожиданно при рывке зуб шестерни на кривошипном валу из толкаемого может принять положение толкающего. Если шестерни перегружены, зубья могут растрескаться, что приводит к их поломке.

м кН м

Рис. 4.1-65. Кривая изменения вращающего момента в течение одного хода

Рис. 4.1-66. Влияние отрицательного вращающего момента на зубья шестерен (Мартин, 1961)

Пиковые нагрузки и колебания нагрузок динамического могут на 50% превзойти величины, приведенные на рис. 4.1 сосных установках, где предполагается возможность ударов о рекомендуется в соответствии с методикой АНИ уменьшить нагрузку на редуктор в два раза.

Удар о жидкость ведет к сокращению срока службы частей щтанг, а также колонны штанг в основном из-за усталости металла. Соответственно это может привести к особенно при повышенных числах качаний балансира.

характера -65. В на-жидкость, расчетную

составных ускорения авариям.

4.1.2. ДЛИННОХОДОВЫЕ ШТАНГОВЫЕ НАСОСЫ

Для увеличения подачи штангового насоса необходимо увеличить диаметр плунжера, длину хода полированного штока или число ходов плунжера. С увеличением диаметра плунжера повышается теоретическая подача насоса только до определенного значения, как это было показано в разделе 4.1.1, п. 6.1. Увеличение числа ходов плунжера ограничивается максимально допустимыми динамическими нагрузками (см. формулу (4.1-12). Увеличение длины хода полированного штока вызывает необходимость значительного увеличения габаритов и массы наземного оборудования. При длине хода 4,2 м масса станка-качалки 9СК, выпускаемого в СССР, согласно табл. 4.1-6 составляет 314 кН при