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

чтобы учесть различия в частотах вращения вала. Уточненный дебит с учетом потерь на трение составит

<7у, = 1,57 X 2(7 :-3,14<7.

Подставляя значение 6 = 0 из уравнения (4.1-22) в (4.1-23), получим статические нагрузки при ходах плунжера вверх и вниз:

F -G f -1-F

пл.max ж I шт пл.т!п шт -(пол.шт.в пл) Уж-

Максимальное изменение нагрузки с учетом столба жидкости составит

пл ж (5пол .шт .в •пл) Уж-

Но так как Sпoл.шт.вyжL = GжL, соотношение упрощается:

АРпл=5„Лж- (4.1-24)

Уменьшение длины хода плунжера при изменении нагрузки с учетом столба жидкости

А5=-=--. (4.1-25)

а.З) Конструкция колонны штанг. Максимальное напряжение в полированном штоке можно получить, если разделить максимальную нагрузку, действующую на шток и полученную по уравнению (4.1-15), на площадь его поперечного сечения. Подставив вместо Рип = ОжЬ, получим

6ma.=%= + -%(& + 6). (4.1-26)

Ощт шт шт

бшах должно быть мсньшс мэксимального допустимого напряжения бдоп, определенного по формуле (4.1-54).

На практике часто применяют ступенчатую колонну штанг, причем в верхней ее части устанавливают штанги большего размера. Это делается из следующих соображений: колонна штанг, непосредственно соединенная с плунжером, нагружается только весом столба жидкости, в то время как на вышерасположенные секции труб действует и вес штанг, расположенных ниже. Условие, при котором бтах должно быть меньше бдоп, следует соблюдать для любой штанги колонны. Учитывая это, при расчетах применяют один из двух методов.

1. Штанги наименьшего стандартного размера соединяются с плунжером. Составляется колонна штанг этого диаметра до достижения максимально допустимого напряжения в верхней штанге. К этой штанге присоединяют следующую по стандарту большего размера штангу; длину этой второй ступени определяют тем же способом, что описан выше. Если две ступени штанг недостаточны по длине, тогда необходи-

ма третья ступень штанг следующего стандартного размера. Подставив в уравнение (4.1-26) атах = адоп, 5шт = 5шт. л, Ошт = Сшт. ь L - h, получим

Длину п-й ступени, отсчитанной снизу, можно определить по аналогичной формуле:

Максимальное напряжение в самой верхней штанге последней ступени, составленной этим методом, обычно должно быть меньше допустимого максимума. То же самое относится и к верхней штанге любой ступени.

2. Следующая методика составления многоступенчатых колонн штанг исходит из условия обеспечения равенства максимальных напряжений в верхних штангах каждой ступени. В нижеприведенных буквенных обозначениях индекс 1 относится к верхней штанге. Для двухступенчатой колонны штанг получаем соотношение

предполагая, что 5шт1/5шт2 ОштУштг =С, и решая относительно I2, получим:

l-l Ощт.! (-f fi) -ОжСС-О (4 1-29)

GT.i(6 + 6)

Зная I2, получим

U=L-l,. (4.1-30)

Длину трехступенчатой колонны можно определить по аналогичным формулам

1 - 1 [0жСз + 0ц1т.1(й + б)1(Сг-1) (4.1-31)

Ошт.Л -- (6 + 6)

l L-l,-l,. (4.1-33)

В приведенных соотношениях

1 "шт.1/шг.2 щ.рд/0ц,.р 2> -г-•5цл..2/ШТ.З Сщ.р.2/Сщт. 3,

с помощью уравнений (4.1-31) - (4.1-33) можно определить длину каждой ступени штанг (в %) Для составления таблиц. По этим таблицам находится длина колонны в зависимости от различных диаметров плунжера. Для расчетов необходимо знать удельный вес уж и динамический коэффициент б. При расчетах пользуются несколькими такими таблицами. Эти таблицы могут несколько различаться в зависимости от того, на основе какой формулы они составлены для определения /"пл. max, и в ззвисимости ОТ принятых значсний уж и б (табл. 4.1-2 была взята из Бюллетеня Джонса, № 624).

Пример 4.1-3. Необходимо составить ступенчатую колонну штанг. Длина штанг 7,62 м, диаметры соответственно 25,4, 22,2 и 19,0 мм; пл=44,5 мм; Z.= 1600 м; Y>K=8826 Н/м; 6 = 0. Необходимо воопользоваться уравнениями (4.1-31) - (4.1-33). При этом нолучим

По табл. 4.1-1 Ошт.1=42,2.

Сж==5„?ж-= 15,5 X 10-* X 8826 = 13,7; = 1500 3,7х1,79-Ь42,2(0,885+ 0)(1,36-1) gg . 42,2хЗ,Зб3 I 3, - y-gg-j (0,885 -fO)

/ 1500 3.7 (1,31 + 1,36-2X1,79)-Ь 42,2 (0,885 4-0) .

42,2 (з--1Дзр-) (0.885+ 0)

/i = L-/г -/з = 1500 -438 -665 = 397 м.

Длины отдельных ступеней сверху вниз в %: 26,5; 29,2 и 44,3. Это очень близко к значениям 23,9; 27,0 и 49,1 из табл. 4.1-2.

а.4) Эффективная длина хода плунжера. Разницу в длинах ходов плунжера и полированного штока можно определить по формуле (4.1-10) только при условии, если динамические усилия пренебрежимо малы, колонна штанг не ступенчатая и башмак НКТ не закреплен к обсадной колонне.

Влияние динамических нагрузок. Как уже упоминалось, если движение полированного штока принять за гармоническое колебание, то ускорение колонны штанг будет изменяться в любой момент цикла. Это обстоятельство необходимо учитывать при относительно больших числах ходов и значительных глубинах подвески насоса. Значения ускорения наибольшие в конце хода плунжера вниз (где знак ускорения положительный), и в конце хода его вверх (где знак отрицательный). В результате изменения динамической нагрузки приводят к большему удлинению колонны штанг в конце хода плунжера вниз и