601

Расчетная часть-Расчет Станка качалка 12-2,5-4000-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 176704
Дата закачки: 16 Января 2017
Продавец: lesha.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word
Сдано в учебном заведении: ******* Не известно

Описание:
Расчетная часть-Расчет Станка качалка 12-2,5-4000: Выбор станка-качалки, диаметра и типа насоса, штанг и НКТ и установка режимных параметров работы насоса, Определение максимальной и минимальной нагрузки на головку балансира, Определение длины хода плунжера штангового насоса, Определение производительности и коэффициента подачи Формула А.М. Юрчука, Расчёт прочности колонны штанг, Расчёт НКТ по аварийной нагрузке, Расчёт НКТ на циклические нагрузки, Определение момента на валу кривошипа и мощности электродвигателя, Расчёт балансира на прочность и выносливость, РАСЧЁТ И ВЫБОР ГАЗОВОГО ЯКОРЯ-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа


Комментарии: 4 РАСЧЁТ И ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ШГНУ

4.1 Выбор станка-качалки, диаметра и типа насоса, штанг и НКТ и установка режимных параметров работы насоса
По данным Q=28 м3/сут и Нд=1700 по диаграмме А.Н. Адонина находим: СК12-2,5-4000 и диаметр плунжера насоса 32мм. Выбираем вставной насос НВ2Б-32-25-35. Для НВ2Б-32-25-35 требуется НКТ: 32+28=60 мм – НКТ 60×5,0 мм. К этому насосу требуется замковая опора ОМ-60.
Для обеспечения продолжительной работы СК следует принять максимальную длину хода и найти по диаграмме максимальную производительность насоса диаметром 32 мм, которая может быть получена при работе станка-качалки на максимальных параметрах. По диаграмме находим: Qmax=30м3/сут. При длине хода Smax=2,5 мм, число качаний будет:
мин-1

4.2 Определение эффективной глубины погружения насоса под динамический уровень
При увеличении погружения под динамический уровень, увеличивается растворённая часть газа в нефти, отсюда увеличивается производительность насоса и коэффициент подачи насоса.
Однако с повышением глубины погружения насоса под динамический уровень замедляется темп роста коэффициента подачи из-за влияния газа, и одновременно увеличиваются упругие удлинения насосных штанг и труб. В результате этого наступает момент, когда дальнейшее увеличение глубины погружения насоса влечёт за собой снижение коэффициента подачи и производительности насоса. Поэтому в таких случаях требуется определить с учётом обоих факторов (влияния газа и удлинения насосных штанг и труб) рациональную глубину погружения насоса, при которой получается наиболее высокий коэффициент подачи.
При сепарации в газовом якоре 80% поступающего в скважину газа на приём насоса будет поступать всего 20% газа, или:

Для полного устранения влияния свободного газа на наполнение насоса (когда ηг.с=1) необходимо весь газ перевести в растворённое состояние. Для этого потребуется давление:


Или погружение насоса под динамический уровень на:

Погружение насоса на такую величину связано с дополнительным задалживанием оборудования – штанг, труб, применением станка-качалки большей грузоподъёмности и увеличением ремонтоспособности всего оборудования – не целесообразно с экономической точки зрения. Однако небольшое рациональное увеличении погружения с целью повышения давления на приёме насоса и с целью ухода от зоны пенораздела – является наиболее выгодным.
Найдём общий коэффициент подачи насосной установки, учитывающий совместное проявление влияние газа и упругих удлинений штанг:
,
(4)

где ;





Задавшись глубиной погружения насоса под динамический уровень на величину в 592,3 м, при которой давление на приёме насоса равно 53,3 кгс/см2, определим общий коэффициент подачи:


Проделаем аналогичные расчёты для различных давлений погружения, полученные результаты сведём в таблицу 21.
Из таблицы видно, что разница между 2-й и 11-й позицией погружения составляет 4,7%. Следовательно рационально опустить насос под динамический уровень жидкости на глубину в 100 м. Тогда общая глубина спуска насоса:

Скорректируем параметры выбранной ШГНУ.
При общей глубине спуска 1800 м длина секции штанг: диаметр = 22 мм – 540 м (30%), диаметр = 19 мм – 1260 м (70%)
Режимные параметры СК12-2,5-4000 по ГОСТ 5866: Sa=1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,5м. Число качаний 5-12/мин -1.
Редуктор – Ц2НШ-450-40 с передаточным отношением i=37,18 и диаметром шкива=1000мм.
Определим параметры работы насоса аналитическим методом, исходя из минимума напряжений в штангах.
Таблица 21 – Результаты расчёта
Глубина погружения под динамический уровень, м р, кгс/см2 Коэффициент подачи, зависящий от влияния свободного газа ηг.с. Коэффициент подачи, зависящий от удлинения колонны насосных штанг ηуд η` Изменение общего коэффициента подачи, %
44 5,00 0,81 0,82 0,67 
100 10,00 0,90 0,82 0,73 10,03
155 15,00 0,94 0,81 0,76 3,44
211 20,00 0,96 0,81 0,77 1,50
266 25,00 0,97 0,80 0,78 0,67
322 30,00 0,98 0,79 0,78 0,23
378 35,00 0,99 0,79 0,78 -0,03
433 40,00 0,99 0,78 0,78 -0,20
489 45,00 0,99 0,78 0,77 -0,31
544 50,00 1,00 0,77 0,77 -0,40
581 52,30 1,00 0,77 0,77 -0,20

Средняя масса 2-х ступенчатой колонны штанг:


Таблица 22 Параметры работы установки
№ реж S, м n Fпл, см2 Dпл, см
1 1,2 12,74 14,47 4,29
2 1,5 10,97 13,44 4,14
3 1,8 9,72 12,64 4,01
4 2,1 8,77 12,01 3,91
5 2,5 7,81 11,33 3,80
6 4,86 5 9,11 3,41
7 2,01 9 12,22 3,95
8 1,31 12 14,11 4,24

Из таблицы 22 видно, что наиболее приемлемыми режимами работы насоса при среднем коэффициенте подачи насоса η = 0,7 являются 4-й и 5-й, однако диаметр плунжера при этих режимах получился больший.
Для выбора оптимального режима определим максимальные значения нагрузок в точке подвеса штанг:




Проверим 4-й и 5-й режимы на выносливость штанг, характеризуемую частотностью их обрыва.
Частота обрыва штанг на скважино-год определяем по следующей формуле:

Так как качество стали В и длина насосных штанг L для каждой скважины являются постоянными величинами, то частотность обрыва штанг будет пропорциональна параметру К, определяемому только переменными величинами n, Dпл и dшт. Ввиду того, что наибольшее число обрывов (в среднем до 50%) наблюдается, как правило, в верхней части колонны штанг, расчёт ведём для верхней ступени штанг dш = 22 мм.
Для 4-го режима:

Для 5-го режима:

Наиболее выгодным режимом будет 5-й, при котором максимальная нагрузка и частотность обрывов наименьшая.
Минимальная нагрузка для 5-го режима:


Определим максимальные и минимальные напряжения:




Выбираем штанги из нормализованной стали 20Н2М с поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ ( ).
Коэффициент запаса прочности штанг:

Определим необходимое число качаний при использовании стандартного диаметра плунжера (32мм):
мин-1.
Определим теоретическую производительность глубинного насоса:

Теоретическая подача скважинного насоса меньше ожидаемого дебита скважины, поэтому скорректируем число качаний:

Для насоса НВ2Б-32-25-35 допустимы длины хода 2,5м и глубина спуска 1800м.
Определим диаметр шкива электродвигателя для нестандартного числа качаний:


4.3 Определение максимальной и минимальной нагрузки на головку балансира
Определение нагрузок производится по различным теориям, которые в основном делятся на две группы: статические и динамические.
Из многих формул, предложенных в разное время для расчета интересующих нас величин, воспользуемся теми, которые теоретически достаточно обоснованы и хорошо согласуются с опытом.
Максимальная нагрузка на головку балансира может быть определена по различным формулам в зависимости от режима откачки жидкости.
По статической теории расчета учитываются только статические усилия (вес штанг и жидкости) и максимальное значение сил инерции.
По динамической теории первый из двух членов, выражающих нагрузку от сил инерции штанг и жидкости, выведен на основе решения волнового уравнения, описывающего при определенных начальных и граничных условиях собственные упругие колебания штанговой колонны при движении ее вверх или вниз. Эти колебания вызываются нагружением или разгрузкой штанг весом столба жид¬кости; они почти всегда четко фиксируются на динамограммах, снятых у точки подвеса штанг.
Второй инерционный член выражает нагрузку от инерции штанг как твердого тела в процес¬сах деформации штанг и труб при ходе вверх или вниз.
По исследованиям А. Н. Адонина, граница между статическим и динамическим режимами при откачке жидкости с больших глубин находится в зоне значений параметра:
,
где µ - параметр Коши, представляющий отношение частоты вынужденных колебаний штанги к частоте собственных колебаний её;
- скорость распространения ударной волны в материале штанг в м/сек;
ω – угловая скорость равномерного вращения кривошипного вала в 1/сек;

В настоящее время применяются в основном режимы при µ < 0,5.
Указанные значения µ отграничивают большую область стати¬ческого режима работы штанговых насосов на глубинах до 1000— 1200 м, а также тихоходную работу на больших глубинах. За преде¬лами этой области, т. е. при значительном увеличении глубины и скорости откачки, следует применять динамическую теорию рас¬чета.
Применимость предлагаемых формул также ограничивает параметр геометрического подобия:

На основе экспериментальных данных была предложена следующая приближённая формула, указывающая предел применимости формул А.С. Вирновского по числу качаний:


В наших условиях параметр µ (параметр Коши), характеризующий режим от¬качки, будет:

Режим переходный, следовательно, формулы динамической теории дадут наиболее правильную нагрузку.
Статическая теория:
Определим вес столба жидкости над плунжером, с учётом буферного давления(Рб = 0,1 МПа):

Коэффициент облегчения штанг в жидкости:

Фактор динамичности:

Вес штанг в воздухе:

Максимальная нагрузка:

Минимальная нагрузка:


Теория А.С. Вирновского:
Вес колонны штанг в жидкости:

Вес столба жидкости в кольцевом пространстве:
,
где ;
.

Удлинение штанг от веса столба жидкости:


Площадь внутреннего канала труб:

Коэффициент изменения сечения потока жидкости при переходе от насоса в трубы:

Площадь сечения труб по металлу:

Коэффициент отношения площадей:

Для СК12-2,5 – 4000 при SA=2,5м:
&#945;1=1,10; а1=0,9; &#945;2=0,73; а2=1,56;
Исходя из вычисленных коэффициентов, находим максимальную и минимальную нагрузки:



Упрощённые формулы А.С. Вирновского:



Формула И.А. Чарного:
; =0,39;



Формула А.Н. Адонина:
Кинематический коэффициент:

Максимальная нагрузка на основе динамической теории по эмпирической формуле А.Н. Адонина:


Таблица 23 Нагрузки на головку балансира станка-качалки
 Рmax, Н Pmin, Н
формулы А.С. Вирновского 67158 30248
упрощённые А.Н. Адониным формулы А.С. Вирновского 65058 (- 2100) 30913 (+ 665)
формулы  И.А. Чарного 60506 (- 6652) 35464 (+ 5216)
формула А.Н. Адонина 65757 (- 1401) -------------------
формулы И.М.Муравьёва (статическая теория) 61730 (- 5428) 34241 (+ 3993)

Оценивая трудоёмкость расчётов, следует отметить, что для оценочных, приближённых расчётов следует пользоваться формулой для Рmax Муравьёва И.М. и уточнённой автором для Рmin, а для конструкторских или точных технологических расчётов следует пользоваться формулами А.С. Вирновского или А.Н. Адонина.

4.4 Определение длины хода плунжера штангового насоса
Фактически опусканию штанг при ходе плунжера вниз противодействуют следующие силы:
1.) сила, возникающая за счёт разности гидравлических сил, действующих на плунжер снизу и сверху;
2.) гидравлические сопротивления при движении жидкости через нагнетательные клапаны;
3.) силы трения штанг о трубы и жидкость;
4.) инерционные силы.
Последние две силы действуют равномерно по всей колонне штанг, а потому не вызывают продольного изгиба штанг.
Следовательно, суммарная сила, приложенная к нижнему концу штанг, противодействующая опусканию штанг и вызывающая продольный изгиб при ходе вниз, будет равна:
,
где - сила, возникающая за счёт разности гидравлических сил, действующих на плунжер снизу и сверху;
GГК – сила, возникающая за счёт гидравлических сопротивлений в нагнетательных клапанах.
Величина силы:
,
где - потеря напора в одном клапане;
nк – число нагнетательных клапанов;
f0 – площадь сечения проходного отверстия клапана.
Скорость движения жидкости через 14 мм отверстие клапана:
;
;
Тогда µ = 0,25.
Перепад давления в нагнетательном клапане диаметром 14 мм:
,

Изгибающее напряжение в штангах:
.
Так как изгибающее напряжение больше допускаемого (400 кгс/см2), то необходимо установить утяжелённый низ.
Величина сжимающей силы, создающей допускаемое напряжение, должна быть равна:

Необходимый вес утяжелённого низа:

Принимая в качестве утяжелённого низа насосные штанги диаметром 22мм и весом 1п.м = 3,27 кг, найдём длину утяжелённого низа:

При длине одной штанги 8 м следует взять 16 штанг, т.е. длина утяжелённого низа:
lУТ = 16 &#215; 8 = 128 м.
Вместо нижних 16 (19мм) штанг установим 22мм штанги, взятые с верхней части колонны. Получим колонну следующего строения: 412 м (22мм), 1260 м (19мм), 128 м (22мм). Таким образом, общий вес штанговой колонны останется неизменным, при этом низ колонны утяжелён на 35%.
Давление столба жидкости над плунжером:

Потери давления за счёт сопротивления потоку жидкости в трубах:

где средняя скорость в подъёмных трубах:

число Рейнольдса:

коэффициент гидравлического сопротивления:

Определим максимальный перепад давления в клапанах насоса при движении через них продукции скважины:
,
где µ - коэффициент расхода, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса Re по графику рис.39;
f0 = 3,14 см2 – площадь сечения отверстия в седле всасывающего клапана диаметром 20мм.
Для определения Re надо знать скорость движения жидкости, которая равна:


Тогда µ = 0,25

Давление под плунжером:

Вес столба жидкости над плунжером:

Удлинение штанг:

Удлинение труб при ходе штанг вниз:


Деформация штанг за счёт силы сопротивления при ходе штанг вниз:

где Р`с – осевая сила, действующая на штанги при их ходе вниз, направлена вверх. Эта сила вызвана сопротивлением потоку жидкости в нагнетательном клапане и трением плунжера о цилиндр. Сила Р`с вызывает сжатие и продольный изгиб нижней части колонны штанг. Применением утяжелённого низа мы компенсировали часть осевой противодействующей силы. Поэтому эта сила уменьшится и будет равна:



Потери хода за счёт изгиба штанг:

где радиус спирали, по которой изогнута сжатая часть колонны:
;
длина сжатой части колонны:
;
осевой момент инерции:
;
Длина хода плунжера при действии статических сил:


4.5 Определение производительности и коэффициента подачи
Формула А.М. Юрчука:

Производительность по формуле А.Н. Адонина:
Режим откачки статический,
где m – коэффициент, учитывающий влияние инерции столба жидкости, DПЛ<43, m=1.


Производительность по формуле А.С. Вирновского:


Определим производительность при условии, что h = 0,8с-1:



Таким образом, производительность по первым трём формулам не отличается. Существенные отличия наблюдаем при наличии силы сопротивления и с учётом гидродинамического сопротивления при высоких константах трения h&#8805;0,8 c-1.
Определим теоретическую производительность глубинного насоса:

Определим величину утечек жидкости через кольцевую щель между плунжером и цилиндром нового штангового насоса.
Определим критическое значение ширины зазора, при котором ламинарный режим переходит в турбулентный:

Так как фактический зазор &#948; = 110 мк < 448 мк, то режим движения жидкости в зазоре будет ламинарный.
Величина утечки:

Суточная утечка составит:


Коэффициент подачи:

С учётом вязкости жидкости:


4.6 Расчёт прочности колонны штанг
Для удобства расчёта приведём схематичное расположение штанг в колонне на рис. 37.
Амплитуда напряжения цикла для 2 секции (диаметр 19мм):


Рисунок 37 Компоновка штанговой колонны
Вес отдельных секций:



Среднее напряжение в штангах 2-й секции:

Максимальное напряжение:

Приведённое напряжение:

Допустимо для штанг из нормализованной стали 20Н2М с поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ ( ).

Амплитуда напряжения цикла для 3 секции (диаметр 22мм):

Вес 3-й секции:

Среднее напряжение в штангах 3-й секции:

Максимальное напряжение:

Приведённое напряжение:

Допустимо для штанг из нормализованной стали 20Н2М с поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ ( ).
Таким образом, выбранная и перекомпонованная в пользу утяжелённого низа штанговая колонна обеспечивает условиям прочности.


4.7 Расчёт НКТ по аварийной нагрузке
Вес колонны НКТ 60&#215;5 мм:

Вес столба жидкости в трубах с учётом буферного давления:

Сила инерции от оборвавшихся штанг:
,
где gп = 6 м/с2 – ускорение падения штанг.
Аварийная нагрузка на НКТ:

Страгивающая нагрузка на НКТ:
,
где b = &#948; – h = 5 - 1,415 =3,588 мм;
DСР = d + b = 50,3 + 3,588 = 53,888 мм – средний диаметр тела трубы под резьбой;
&#951; = b/(&#948;+b) = 3,588/(5+3,588) = 0,418 – поправка Шумилова;
&#945; – угол наклона несущей поверхности резьбы к оси трубы;
&#966; – угол трения в резьбе;
L – длина резьбы с полным профилем.
Трубы не выдерживают аварийную нагрузку, поэтому следует выбрать НКТ большей прочности – группа прочности «К», &#963;Т = 491 МПа. Сделаем перерасчёт:

Коэффициент запаса по страгивающей нагрузке:

Трубы выдерживают аварийную нагрузку с запасом 1,17.




4.8 Расчёт НКТ на циклические нагрузки
При работе ШГНУ на НКТ действуют циклические нагрузки. Они возникают в связи с тем, что часть столба жидкости при ходе штанг вверх воспринимается плунжером, а при ходе вниз – полностью трубами.
Максимальная нагрузка на НКТ:

где FТ.В = 19,86·10-4 - площадь поперечного сечения внутреннего канала труб;
РН – давление столба жидкости в трубах с учётом буферного давления;
Рf ВН – силы трения при ходе штанг вниз. Принимается равным 3% от веса штанг в жидкости.
Минимальная нагрузка на НКТ:

где Рf ВН – силы трения при ходе штанг вверх. Принимается равным 3% от веса штанг в жидкости.
Площадь поперечного сечения трубы по резьбе в основной плоскости:

Напряжения в верхнем сечении труб по основной плоскости резьбового соединения:




Запас прочности по циклическим нагрузкам:


4.9 Определение момента на валу кривошипа и мощности электродвигателя
Максимальный крутящий момент на кривошипном валу редуктора:

Для СК12-2,5-4000 допустимый момент на валу кривошипа 40 000 Н·м.
Потеря мощности в станке-качалке:
,
где К – коэффициент, зависящий от типа станка-качалки.
Теоретическая мощность установки найдём по формуле:

Полезная мощность электродвигателя:

По таблице выбираем электродвигатель АОП2-51-1 с N = 7,5 кВт, КПД 88 %, cos&#945; = =0,83.
Потребляемая мощность установки составит:


4.10 Расчёт балансира на прочность и выносливость
Поперечное сечение балансира в расчётном сечении представляет два сваренных двутавра №60 с двумя приваренными накладками толщиной 10мм. Материал балансира – ст3.
Момент сопротивления опасного сечения балансира:

где JХ = 2Fb2 – момент инерции накладок
Принимаем кратность мгновенной нагрузки µ = 1,5.

Максимальное кратковременно действующее напряжение в опасном сечении балансира под действием кратковременно действующего изгибающего момента:

Запас прочности в случае хрупкого разрушения:

Запас прочности в случае пластической деформации:

Проверим балансир на действие циклических нагрузок:


Коэффициент запаса на циклические нагрузки:


Полученные запасы прочности при статических и циклических нагрузках обеспечивают надёжную работу балансира.


Рисунок 38 Поперечное сечение (один из вариантов) балансира СК12-2,5-4000

Результаты проекта сведём в табл. 24.

Таблица 24 Расчётные параметры установки штангового глубинного насоса

Типоразмер станка-качалки СК12 – 2,5 - 4000
Число качаний, мин-1 9,67
Длина хода точки подвеса штанг, мм 2500
Глубина спуска штангового насоса, м 1800
Величина погружения под динамический уровень, м 100
Типоразмер электродвигателя АОП2 – 51 - 1

Продолжение Таблицы 24
Потребляемая мощность установки, кВт 8,18
Максимальный момент на валу кривошипа, Н·м 22527
Нагрузка в точке подвеса штанг, Н:
- максимальная
- минимальная 
67158
30248
Типоразмер редуктора Ц2НШ-450-40
Типоразмер подвески устьевого штока ПСШ-15
Типоразмер оборудования устья ОУ-140-146/168-65Б
Типоразмер глубинного насоса НВ2Б-32-25-35
Зарубежный аналог глубинного насоса (стандарт АНИ)* 20-125 RHBM
Производительность штангового глубинного насоса, м3/сут 23,88
Коэффициент подачи установки 0,85
Типоразмер используемых труб, мм
- коэффициент запаса прочности по циклическим нагрузкам
- коэффициент запаса прочности по страгивающей нагрузке НКТ 60&#215;5,0
1,46
1,17
Компоновка штанговой колонны:
1 секция – 128 м
2 секция – 1256 м
3 секция – 416 м
- коэффициент запаса прочности по приведённому напряжению в слабом сечении штанговой колонны 
ШН22, 16 шт
ШН19, 157 шт
ШН22, 52 шт

1,06
Балансир станка-качалки:
- коэффициент запаса прочности по хрупкому разрушению
- коэффициент запаса прочности по пластической деформации
- коэффициент запаса на циклические нагрузки 
11,59
6,38
9,17
* По своим экс¬плуа¬та¬ци¬он¬ным качествам насос 20-125-RHBM значительно пре¬вос¬хо¬дит свой аналог, изготавливаемый по ОСТ 26.16.06-86. По присоединительным размерам и резьбам насос 20-125-RHBM модифици-ро¬ван под оте¬че¬с¬твенное скважинное оборудование.


































5 РАСЧЁТ И ВЫБОР ГАЗОВОГО ЯКОРЯ

Расчёт газового якоря состоит в определении диаметра корпуса, числа корпусов, длины якоря, коэффициента сепарации, числа отверстий в каждом корпусе.
Необходимую площадь кольцевого сепарационного сечения якоря подсчитаем по формуле Вирновского:

С учётом наружных приварных направляющих якоря, в скважину с эксплуатационной колонной 168&#215;7,3 мм (внутренний диаметр 153,4 мм) можно установить якорь наибольшего диаметра 89 мм.
При 48-мм всасывающей трубке площадь кольцевого сечения такого якоря будет равна:

Определим число необходимых корпусов:

Длина фильтровой части якоря:

где FК и Fг.я – площади просвета колонны и сечения корпуса по наружному диаметру, см2;
Dг.я – диаметр корпуса якоря по средней линии толщины трубы в см;
Кп =0,3 – коэффициент просвета фильтра, равный частному от деления суммарной площади отверстий на всю поверхность трубы, занятую фильтром (исходя из допускаемой прочности трубы).

Исходя из экспериментальных данных, примем длину фильтра якоря 32 см, т.е. с некоторым запасом.
Максимальная гидравлическая длина якоря:


.
Примем гидравлическую длину 58 см.
Итого, длина якоря:


И.Г. Белов на основании экспериментальных исследований рекомендует так подбирать число и площадь отверстий на всасывающей трубке (в каждом корпусе) многоступенчатого якоря, чтобы расходы жидкости через отдельные корпусы относились друг к другу, как порядковые номера корпусов, считая сверху вниз. Для трёхкорпусного якоря распределение расходов жидкости будет следующее:
1 (верхний) корпус = 16,7 %
2 корпус = 33,3 %
3 корпус = 50 %.
Для расчёта числа отверстий воспользуемся формулами И.Г. Белова (3):
l = 1,2·l1 = 1,2·90 = 108 см – расстояние между отверстиями соседних корпусов якоря;
d0 = 0,6 см – диаметр отверстий во всасывающей трубке;
µ = 0,64 – коэффициент расхода через отверстия;
dВ = 4,03 см – внутренний диаметр всасывающей трубки.
Для трёхкорпусного газового якоря эти формулы имеют следующий вид:



Поскольку в первом корпусе всасывание происходит через конец трубки, то:

Далее находим среднюю скорость движения нефти во всасывающей трубке нижней секции якоря при условии, что через неё проходит 50 % общего дебита скважины:
,
где Q – дебит жидкости, равный 22,05 м3/сутки, или (43200 секунд, т.к. всасывание происходит в течение полусуток)

Число Рейнольдса:

Режим ламинарный:

Имея число отверстий в нижней секции якоря, найдём число таких же отверстий во второй секции, считая снизу:



Примем n2 = 21 отверстие.
Средняя скорость движения жидкости после второй снизу секции якоря будет (с расходом жидкости 50 + 33,3 = 83,3%):

Число Рейнольдса:

Режим ламинарный:

Число отверстий в верхней (третьей снизу) секции якоря:

Принимаем n3 = 8 отверстий.

Скорость всплывающих пузырьков газа в жидкости:

Рассчитаем среднюю скорость движения жидкости в проходном сечении якоря по корпусам, с учётом распределения расхода:



Из изложенного выше видно, что скорость движения жидкости в корпусах много меньше скорости всплывания газовых пузырьков, поэтому газовый якорь будет работать в нормальных условиях, и сепарация в этих корпусах будет происходить и при движении плунжера вниз.
Рассчитаем количество отверстий корпуса якоря, исходя из того, что:
dотв = 12 мм – диаметр отверстий.
,

- суммарная площадь отверстий;
- площадь сечения отверстия;

z – количество отверстий;
- площадь газового якоря, отведённая под фильтр.


Для равномерного распределения отверстий по всей площади, зададимся уравнением:

х – количество отверстий по вертикали
y – количество отверстий по горизонтали
Примем x = 12, y = 14
Тогда общее количество отверстий = 168.
Количество газа, приходящееся на газовый якорь:


где FСКВ – площадь проходного сечения эксплуатационной колонны.
Количество газа, проходящего через насос:

Коэффициент сепарации газового якоря:

Рассчитаем давление на приёме, необходимое для соблюдения условия поступления 10 % свободного газа в насос.

Решением полученного уравнения является:
р = 0,957 кгс/см2
Глубина, необходимая для создания такого давления:

С учётом перепада давления в клапанах, примем глубину погружения в 36 м.
Таким образом, применение газового якоря уменьшает минимально допустимую глубину погружения глубинного до: 1700+36 =1736 м. Для этого исключим из колонны 8 штук ШН19. В результате: экономия материала штанг, уменьшение нагрузок на подвеску сальникового штока, увеличение коэффициента подачи глубинного насоса и другие факторы, что, в свою очередь, приводит к снижению себестоимости добытой нефти.







Размер файла: 261,3 Кбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

    Скачано: 2         Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.