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

Основное удлинение колонны штанг по формуле (4.1-6) составит

а i 2002 „

"=5.5Х10«

=плУж = 3,17 X 1X 8826 = 28,0 Н/м.

Значения 5пл приведены в табл. 4.1-2. По табл. 4.1-1 5шт = 3,87 cм. Для спуска насоса диаметром 63,5 мм необходимы 89-мм трубы при 5тр= 16,71 м. Уменьшение длины по формуле (4.1-9) составит

28,0X1200 1 I 1 »fio „

2,06X1022 3,87X10-" 16,71x10-" --

При повышенных частотах вращения вала кривошипа (п>8) и значительных глубинах (L>1000 м) нельзя пренебрегать динамическими усилиями при расчете нагрузок, действующих на полированный шток. Причины возникновения динамических усилий различны. Некоторые из них могут быть рассчитаны с достаточным приближением (например, преобразование вращательного движения вала электродвигателя в вертикальное возвратно-поступательное движение колонны штанг) значений сил, передаваемых от вала к полированному штоку, на которые можно дать математическое описание, пригодное для большого числа случаев. Другие же нагрузки, по крайней мере, могут быть описаны приближенно (например, связанные со свободным колебанием колонны штанг). Наконец, имеются нагрузки, которые не поддаются математической обработке. Для практических целей обычно учитывают соотношения, выражающие передачу сил от привода, в то время как другие оцениваются или измеряются в процессе работы установки.

С достаточной точностью, пригодной для многих случаев, можно принять возвратно-поступательное движение по вертикали верхнего подшипника шатуна. Если это так, то передачу сил можно рассматривать по аналогии с двигателями, имеющими крейцкопф. Максимальное положительное ускорение верхнего подшипника шатуна (или для балансира с одинаковыми плечами) и головки балансира имеем в начале хода полированного штока вверх:

а„.=п[\+т]- (4.1-11)

Если плечи балансира неравны, то выражение в скобках необходимо умножить на отношение длин плеч Ifh. Ускорение, включая максимальное, в любой момент передается вниз по колонне штанг со скоростью звука и достигает плунжера через / = /./0зв. Плунжер начнет поднимать столб жидкости только после времени /. Отсюда максимальная общая динамическая нагрузка возникает не сразу с движением полированного штока вверх, а несколько позже. В соотношениях, приведенных ниже, нами приняты во внимание динамические нагрузки только колонны штанг, так как, по Муравьеву, ускорением столба жидкости можно пренебречь: колонна штанг находится в процессе удлинения, когда максимальное ускорение передается через нее, и это

Таблица 4.1-2 Длина колонны штанг ступенчатой конструкции (в %)

способствует уменьшению объема замещаемой жидкости. Изменение ускорения в газированной жидкости происходит в 4-5 раз медленнее, чем в штангах, изготовленных из стали, а жидкость также вызывает натяжение стенки трубы в период ее подъема. Максимальное динамическое усиление

=дин=«шах = б,т, (4.1-12)

где б - динамический коэффициент.

"та

Увеличение числа качаний балансира может вызвать изменение ускорения колонны штанг, вызывает осложнения при эксплуатации. На практике максимальное значение динамического коэффициента составляет 0,5. Подставив в формулу (4.1-12) значения <о=(пя)30*, r=S/2 и г = 0,25 (это значение может меняться), получим

= (4.1-13)

При этом динамическая нагрузка

е -

дин 1440

дин 1А4П

Максимальную нагрузку на полированный шток следует определять после того, как плунжер начнет подниматься, т. е. тогда, когда и статическая, и динамическая нагрузки максимальны.

=шт.™x-cт-дин+ж+ш.(*-Ьб)S„,LY>«-G,,/f

1440

. (4.1-15)

Результаты, полученные по последней формуле, хорошо согласуются с фактическими данными при глубинах подвески колонны штанг 1000-1200 м. Удовлетворительные результаты получают при сравнительно небольших числах ходов плунжера.

Для определения максимальной нагрузки на полированный шток используют и другие соотношения. Приведем некоторые из них. По формуле Чарного (Муравьев и Крылов, 1949)

F =F

Sn tg<p

1800 ф

(4.1-16)

где ф= ((oL)/u3b; Uaa - скорость звука (5100 м/с).

По Слоунигэру или по формуле АНИ (Юбэнкс и др., 1958)

(4.1-17)

По этой формуле получают удовлетворительные результаты только при небольших числах ходов плунжера и неглубоких скважинах, а при

* Размерность ш здесь и в разделе 4.1 составляет 1/мин (мин").