методичка+для+практических+занятий. Методическое пособие к решению задач для специальностей 0906, 553600 уфа 2000 содержание с
 Скачать 390.5 Kb.
|
|
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА КОЛОННЫ ШТАНГ Для привода плунжера скважинного насоса используют штанги длиной 8м диаметрами 16, 19, 22 и 25 мм. Штанги имеют резьбу и участок с квадратным сечением для захвата специальными ключами при свинчивании и развинчивании. Соединяют штанги специальными муфтами (рис. 9.1). При сборке ступенчатой колонны штанг применяют переводные муфты, позволяющие соединить штанги диаметром 16 и 19, 19 и 22, 22 и 25 мм. Штангам приходится работать при знакопеременных нагрузках, при значительных силах трения, вибрации; они несут нагрузку от веса столба жидкости и нагрузку от собственного веса. В зависимости от условий эксплуатации применяют штанги с различными прочностными характеристиками. Для изготовления используют стали марки 40 или легированные хромом, никелем, молибденом с термообработкой и последующим поверхностным упрочнением токами высокой частоты.  Рис. 9.1. Насосная штанга и соединительная муфта: 1 - насосная штанга; 2 - соединительная муфта; L - длина штанги; Lм - длина муфты; d - диаметр штанги; D - диаметр муфты. Вес колонны штанг в воздухе рассчитывают по формуле: Ршт = q H, (9.1) где q - вес одного метра штанг в воздухе, Н/м; Н - длина колонны штанг, м. Вес колонны штанг в жидкости: Рl шт = Ршт Карх , (9.2) где Карх - коэффициент, учитывающий потерю веса штанг, помещенных в жидкость: ШТ - Ж Карх = , (9.3) ШТ где ШТ - плотность материала штанг, кг/м3; Ж - плотность жидкости, кг/м3 и определяется по формуле (5.3). Содержание воды в продукции может быть определено по формуле: Qв = , (9.4) Qн + Qв где Qн , Qв - дебит скважины по нефти и воде соответственно, м3/сут. Задача 11. Определить вес колонны штанг в жидкости для заданных условий. Таблица 9.1
Плотность материала штанг принять равной 7850 кг/м3. 10. РАСЧЕТ ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ При проектировании промысловых трубопроводов важной задачей является оценка потерь давления или напора на преодоление гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкостей и газов. Рассмотрим структурный элемент схемы сбора продукции скважин на примере НГДУ «Туймазанефть» (рис. 10.1).  Рис. 10.1. Структурный элемент схемы сбора продукции скважин НГДУ «Туймазанефть»: 1 - скважина; 2 - выкидная линия; 3 - сборный коллектор; ГЗУ - групповая замерная установка; УПС - установка предварительного сброса воды; УКПН - установка комплексной подготовки нефти; КС - компрессорная станция. Потери давления (напора) на трение определяются по формуле Дарси-Вейсбаха: L v2 р = - . , (10.1) 2D или L v2 h = , (10.2) D 2g где р - перепад давления, обусловленный трением, Па; h - потеря напора на трение, м; L , D – соответственно, длина и внутренний диаметр трубопровода, м; - плотность жидкости, кг/м3; v - средняя скорость жидкости в трубопроводе, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; - коэффициент гидравлического сопротивления. Скорость потока определяется по формуле: 4 Q v = , (10.3) D2 где Q - объемный расход жидкости, м3/с. Коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формулам (6.5) - (6.6) в зависимости от числа Рейнольдса. При известной скорости потока параметр Рейнольдса рассчитывается по формуле Re = vD/, (10.4) где - кинематическая вязкость жидкости, м2/с. В рельефном трубопроводе перепад давления (или потери напора) определяется с учетом разности геодезических отметок z: L v2 р = . + (- ) z g, (10.5) 2 D а потери напора – по формуле: L v2 h = + (- ) z, (10.6) D 2g где z определяется разностью конечной zК и начальной zН отметок трубопровода. Кроме гидравлических потерь на трение могут быть потери напора в результате изменения направления, сужения или расширения потока (задвижки, краны, клапаны, колена, повороты и др.), которые называют потерями на местные сопротивления. При большой длине трубопровода роль местных сопротивлений обычно невелика и ими в расчетах пренебрегают. При гидравлических расчетах трубопроводов небольшой длины (до 1 км) потерю напора на местные сопротивления учитывают по формуле: v2 hМС = , (10.7) 2g где - коэффициент местного сопротивления, зависящий от Re, формы местного сопротивления и шероховатости, а для запорных устройств - от степени их открытия. Приближенные значения коэффициентов некоторых местных сопротивлений () приведены ниже:
Полный перепад давления с учетом местных сопротивлений и рельефа местности определяется по формуле L v2 v2 р = + +(- ) z g = 2 d 2 L v2 = ( + ) +(- ) z g . (10.8) d 2 Задача 12. Определить потребный напор и диаметр трубопровода для перекачки нефти. Исходные данные приведены в таблице 10.1. Дополнительные - в таблицах 10.2-10.3. Указания к решению задачи. При расчете диаметра простого трубопровода и необходимого напора насоса ориентируются на регламентированные скорости нефти (таблица 10.2). Диаметр трубопровода определяется по формуле: ___________ d = Q /(0,785 v) . По ГОСТу (таблица 10.3) подбирается труба, соответствующая этому размеру. В расчетах получаем внутренний диаметр, а в ГОСТе указывается наружный. Поэтому наружный диаметр dНАР определим с учетом толщины стенки трубы : dНАР = d + 2. По таблице 10.3 выбираем ближайший в большую сторону диаметр трубы. По фактическому внутреннему диаметру dВН выбранной трубы рассчитываем фактическую скорость потока, параметр Рейнольдса Re (формулы 10.3, 10.4) , и коэффициент гидравлического сопротивления (формулы 6.5 - 6.7). Потери напора на трение рассчитывают по формуле 10.2, а потребный напор насоса - по формуле 10.6. Таблица 10.1
Таблица 10.2 Регламентированная скорость нефти в зависимости от вязкости
Таблица 10.3 Трубы стальные бесшовные горячекатанные (ГОСТ 8732-70)
Задача 13. Для условий предыдущей задачи оценить влияние местных сопротивлений (две задвижки и одно колено 90) на величину общих потерь давления. (Значения коэффициентов местных сопротивлений см. выше). |