задача, ГРП. вариант№15. Технологический расчет и подбор оборудования для нефтегазодобычи по дисциплине Технологическое оборудование нефтегазовой отрасли
 Скачать 165.83 Kb.
|
3 Выбор станка-качалки, диаметра и типа насоса, штанг и НКТ и установление режимных параметров работы насоса для заданных условийГрафический метод основан на применении диаграмм А.Н. Адонина. При его применении необходимо знать дебит скважины Q в м3 /сут и глубину спуска насоса L в м. Типоразмер станка-качалки и диаметр плунжера насоса определяют непосредственно по диаграмме А.Н. Адонина в точке пересечения проекций дебита и глубины спуска насоса. Тип насоса определяют в зависимости от глубины спуска и параметров добываемой жидкости.  Рисунок 1 - диаграмме А. Н. Адонина Таблица 1 - Шифр станка-качалки и максимальное число качаний соответственно
Выбрать станок-качалку, диаметр и тип насоса, штанг и НКТ и установить режимные параметры работы насоса для заданных условий: дебит скважины - 55 м3 /сут., плотность нефти ρн = 830 кг/м3, глубина спуска насоса - 1750 м, коэффициент подачи насоса η = 0,69. По диаграмме А.Н. Адонина на пересечении проекций (Q = 55 м3 /сут и L = 1750 м находим 7СК12 - 2,5 - 6000 и диаметр плунжера насоса 56 мм. При глубине >1650 м следует выбрать вставной насос (выбираем НВ1Б-56-25-12). Насосы НВ1Б предназначены для откачивания из нефтяных скважин маловязкой жидкости с содержанием механических примесей до 1,3 г/л и свободного газа на приеме не более 10%. В качестве цилиндра в нем использован цельный безвтулочный цилиндр, характеризующийся повышенной прочностью, износостойкостью и транспортабельностью. Для НВ-1Б-56 требуется НКТ 102 x 6,5 мм. К этому насосу требуется замковая опора ОМ-102, устанавливаемая в НКТ - 102 мм. По таблице 1 выбираем штанги из нормализованной стали 20 х Н (σпр = 90 МПа) диаметр = 25 мм (35%) и диаметр = 19 мм (65%). При общей глубине спуска 1750 м длина секции штанг диаметром 25 мм - 560 м, диаметром 19 мм - 1055 м. Таблица 2 - Рекомендуемые глубины спуска насосов на штангах из нормализованной стали 20 х Н (σпр = 90 МПа)
Режимные параметры 7СК - 12-2,5-6000 по ГОСТ 5866 SA = 1,569; 2,1; 2,1; 3,0; 3,5 м - длина хода точки подвески штанг. Число качаний, n = 5 - 12 мин-1. Редуктор - Ц2П-750 с передаточным отношением i = 56, и диаметром шкива - 1000 мм. Для обеспечения продолжительной работы СК следует принять максимальную длину хода и найти по диаграмме А.Н. Адонина максимальную производительность насоса диаметром 12 мм, которая может быть получена при работе станка-качалки на максимальных параметрах. По диаграмме находим  = 60 м3 /сут. При длине хода  = 3,5 мЧисло качаний определяем по формуле (6):
где  - максимальное число качаний по характеристике станка-качалки;  - фактический дебит скважины; - максимальная производительность насоса при работе на максимальных параметрах (находят по диаграмме А.Н. Адонина). Для получения минимума напряжений в штангах основные параметры работы насоса (при коэффициенте подачи η = 0,69 и плотности нефти ρ = 830 кг/м3) находятся между собой в следующей зависимости:
где  - средняя масса 1 п. м двухступенчатых штанг Средняя масса двухступенчатой колонны штанг:  где  и  - масса 1 п.м верхней и нижней секций штанг соответственно. Для выбора оптимального режима сначала задаются рядом возможных значений S для принятого типа станка-качалки и находят по формуле (7) соответствующие им значения n. Далее для принятых значений S и полученных значений n определяют площадь сечения плунжера из формулы производительности насоса, см2:
где Q - производительность насоса, м3 /сут; S - длина хода сальникового штока, м.  Отсюда  Определим параметры работы насоса аналитическим методом, исходя из минимума напряжений в штангах. Зададимся стандартными значениями  и n и по формулам (7) - (9) определим  и  и составим таблицу 3Таблица 3 - Стандартные значения и n
Таким образом, исходя из таблицы 3 видно, что наиболее приемлемыми режимами работы насоса при среднем коэффициенте подачи насоса η = 0,69 являются 2-й и 3-й, однако диаметр плунжера при этих режимах получился больший. Для выбора оптимального режима определим максимальные значения нагрузок в точке подвеса штанг по формуле (10):
где L - глубина спуска насоса, м;  - коэффициент облегчения штанг в жидкости;  - плотность материала штанг и жидкости соответственно;  - фактор инерционных нагрузок; g - ускорение свободного падения.    Наиболее выгодным режимом будет 3-й, при котором  наименьшая. Минимальную нагрузку найдем по формуле (11):
 Определим максимальное и минимальное напряжения по формуле (12) и  по формуле (2.4):
где  - площадь поперечного сечения штанг
где  - амплитудное значение напряжения в асимметричном цикле.    Выбираем штанги из стали 20Н2М коррозионные без влияния Н2S с  .Коэффициент запаса прочности штанг определим по формуле (14)
где  - предел текучести материала штанг. Определим необходимое число качаний при использовании стандартного диаметра плунжера (для 3-го режима это будет 39,5 мм) по формуле (12):
где  - расчетное число качаний;  - расчетный диаметр плунжера;  - стандартный диаметр плунжера. Для насоса НВ1Б-56-25-12 допустимы длина хода 2,1 м и глубина спуска 1750 м. Диаметр НКТ 102 x 5,5 мм. Определим диаметр шкива электродвигателя для нестандартного числа качаний по формуле (16):
где n - число качаний в мин; - диаметр шкива редуктора; i - передаточное число редуктора;  - частота вращения вала электродвигателя, мин-1 Таким образом, в результате аналитического расчета мы определили диаметр насоса, НКТ, увеличили число качаний с 10 до  мин -1 и выбрали более прочные штанги из стали 20Н2М. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
