Буровое оборудования при глубинно-насосной штанговой эксплуатации

Задание.

Выбор наземного и подземного оборудования при глубинно-насосной штанговой эксплуатации.

1. Выбрать типоразмер станка-качалки и диаметр плунжера насоса (выбор станка-качалки выполнить для станков-качалок выпускаемых по ГОСТ 5866–84, согласно диаграмм составленных Адониным А.И.).

2. Выбрать типоразмер плунжерного насоса и назначить его рабочие параметры, длину хода плунжера и число качаний в минуту. При выборе типоразмера насоса обратить внимание на заданную глубину, связав её с типоразмером насоса НСН (НГН). При наличии песка в жидкости назначить тип плунжера (Г;К;П;В) и группу посадки. При выборе числа качаний стремиться к минимальному его значению, а при выборе длины хода к максимально возможному значению.

3. Выбрать конструкцию колонны штанг и рассчитать их на выносливость.

4. Выбрать типоразмер НКТ, рассчитать НКТ на прочность (от воздействия страгивающей нагрузки).

5. Определить нагрузки в точке подвеса штанг (по формуле Вирновского А.С.).

6. Выбрать типоразмер станка-качалки.

7. Определить значения ускорения точки подвеса штанг по уточненной (приближенной теории) через 15⁰ (0⁰; 15⁰; 30⁰; и т. д. до 180⁰).

8. Определить мощность привода (по формулам Ефремова, Ларионова, Плюща).

9. Рассмотреть основные правила эксплуатации СК.

Дано: Глубина установки насоса — 2200 м;

количество отбираемой жидкости — 40 м³/с;

динамический уровень — 1800 м;

содержание песка — 0,1%;

вязкость — 0,2Па;

плотность нефти — 890кг/м³;

наружный диаметр обсадной колонны — 0,146 м.

Решение.

1. По (1) выберем станок-качалку 8СК-12−3,5−8000 и диаметр плунжера насоса 38 мм.

2. Выберем типоразмер плунжерного насоса НСВ2−38−25−35, длина хода плунжера Назначим тип плунжера В (наличие песка). Группа посадки 2 — с зазором от 0,07 до 0,12 мм.

3. В заданных условиях по (1) следует принять

Максимальное значение нагрузок в точке подвеса штанг

где — коэффициент потери веса штанг в жидкости:

где — плотность материала насосных штанг (стали), .

— вес 1 м принятых штанг диаметром 22 мм,

— площадь поперечного сечения плунжера, :

.

Максимальное напряжение в штангах :

Условие обеспечения прочности выполняется.

4. Соответственно выбранному диаметру и типу насоса выберем по (1) диаметр и тип НКТ:

НКТ 73 с высаженными наружу концами.

Величина страгивающей нагрузки резьбового соединения, когда напряжение в нарезанной части материала трубы достигает предела текучести, Н:

где — средний диаметр резьбы в плоскости первого витка,

— толщина тела трубы под резьбой в основной плоскости,

— предел текучести,

— коэффициент:

где — номинальная толщина стенки трубы

— угол между опорной поверхностью резьбы и осью трубы,

— угол трения для резьбы,

— длина резьбы до основной плоскости,

Напряжения от действия страгивающей нагрузки

где — площадь сечения труб.

Условие обеспечения прочности выполняется.

5. Максимальная нагрузка на основе динамической теории по формуле А. С. Вирновского с учетом собственных колебаний колонны насосных штанг

где — сила тяжести колонны штанг, Н:

— сила тяжести жидкости, находящейся над плунжером, Н:

— коэффициенты отношения длин звеньев станка-качалки:

где — угловое перемещение кривошипа соответствующего моменту максимальной скорости точки подвеса штанг.

Из зависимости получим значение

где — площадь сечения насосных труб, м²:

где — наружный диаметр НКТ, м;

— внутренний диаметр НКТ, м:

— деформация штанг, м:

где — модуль упругости материала штанг,

— угловая скорость вращения кривошипа,

6. При глубине установки насоса 2200 м, диаметре плунжера насоса 38 мм и количестве отбираемой жидкости 40 м³/сут принимаем в качестве базового типоразмера станок-качалку 8СК-12−3,5−8000 по диаграмме Адонина А.Н.

Техническая характеристика 8СК-12−3,5−8000:

— номинальная нагрузка на устьевой шток, 117,8

— номинальная длина хода устьевого штока, 2,1 — 3,5

— номинальный крутящий момент, 78,4

— число ходов балансира в минуту 5,2 — 11

— масса, 20 000

7. Определение значений ускорения точки подвеса штанг по уточненной (приближенной) теории через ,

;

Получаем:

8. а) Мощность привода определим по формуле Ефремова Д. В.:

где — высота подъема жидкости,

— КПД подачи,

— КПД станка-качалки,

— коэффициент уравновешивания,

— диаметр плунжера насоса,

б) Мощность по формуле Плюща Б.М.

где — КПД передачи,

— коэффициент, зависящий от типа станка-качалки,

— коэффициент:

в) Мощность привода по формуле Ларионова:

где — потери холостого хода станка-качалки,

— относительный коэффициент формы кривой крутящего момента на валу электродвигателя, для станков-качалок с балансирным уравновешиванием:

где — коэффициент, зависящий от длины плеч балансира и шатунов станка-качалки,

— поправочный коэффициент, учитывающий влияние деформации штанг и труб на величину среднеквадратичной мощности и зависящий от отношения длины хода плунжера к ходу сальникового штока,

9. Основные правила эксплуатации СК.

Надежная и безаварийная работа станков-качалок достигается за счет правильного подбора оборудования, который зависит от технологического режима эксплуатации скважины, качественного выполнения монтажных работ, точного уравновешивания, своевременных профилактических ремонтов и смазки.

После пуска станка-качалки в эксплуатацию по истечении первых нескольких дней работы следует осмотреть все резьбовые соединения и подтянуть их. В первые дни эксплуатации требуется систематически контролировать состояние сборки, крепления подшипников, затяжки кривошипных и верхних пальцев на шатуне, уравновешивание, натяжение ремней, отсутствие течи масла в редукторе и т. п.; проверять соответствие мощности и скорости вращения вала электродвигателя установленному режиму работы станка. Электродвигатель должен быть подключен к сети так, чтобы кривошипы вращались по стрелке, указанной на редукторе.

В процессе эксплуатации необходимо регулярно проверять и смазывать узлы станка-качалки и редуктора в соответствии с инструкцией по их эксплуатации.

Если станок-качалка подвергается действию больших и переменных нагрузок и эксплуатируется в условиях высоких или низких температур, повышенной влажности или пыльности, необходимо чаще проверять его.

После пуска в эксплуатацию нового редуктора необходимо через 10 — 15 суток вылить из него масло и промыть керосином или соляровым маслом для удаления частиц металла, появляющихся в процессе первоначальной работы редуктора. Для повторного использования слитое масло необходимо обязательно профильтровать. Наличие масла в редукторе проверяют через контрольные клапаны или щупом. Свежее масло добавляют в редуктор тогда, когда через нижнее контрольное отверстие оно не поступает. Уровень масла в редукторе должен быть между нижним и верхним контрольными клапанами. Для механизированной смены смазки в редукторах и подшипниковых узлах станка-качалки следует применять агрегаты Азинмаш-48 и МЗ-131СК.

1. Юрчук А. М. Расчеты в добыче нефти. — М.: Недра, 1974.

2. Муравьев И. М. Технология и техника добычи нефти и газа. — М.: Недра, 1971.

3. Бухаленко Е. И., Абдуллаев Ю. Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования: Учебник для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве. — М.: Недра, 1985.

4. Аванесов В. А. Нефтегазопромысловое оборудование: Методические указания. — Ухта: УГТУ, 2004.