Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы

666

Расчетная часть-Расчет вставного насоса НВ1С-38-18-15 для добычи нефти-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 176717
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 вставного насоса НВ1С-38-18-15: Определение нагрузок на головку балансира станка-качалки, Определение длины хода плунжера штангового насоса, Расчет производительности и определение коэффициента подачи ШГНУ, Определение момента на валу кривошипа и мощности электродвигателя-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа


Комментарии: 1.4 Выбор и описание проектируемого варианта

Выберем станок-качалку, диаметр и тип насоса, штанги и НКТ и установим режимные параметры работы на¬соса для заданных условий: дебит скважины—43м3 /сут, плот¬ность нефти 850 кг/м , глубина спуска насоса — 1400 м, коэффициент подачи насоса η= 0,7.
По диаграмме А. Н. Адонина на пересе¬чении проекций Q = 43 м /сут и
L = 1400 м находим 7СК8-3,5-4000 и диаметр плунжера насоса 38 мм. При глубине более 1200 м следует выбирать вставной насос (выбираем НВС1-38-18-15).
Насосы скважинные штанговые вставные НСВ1 предназначены для эксплуатации нефтяных скважин в неосложненных условиях с глубиной подвески до 2500 м. Замок расположен в верхней части насоса.
Насос снабжен двумя всасывающими и двумя нагнетательными клапанами.
Для НВ1С - 38 требуется НКТ: 38 + 28 = 66 мм - НКТ 73 x 7,0 мм. Действительно, по таблице к этому насосу требуется замковая опора ОМ-73, устанавливаемая в НКТ - 73 мм.
По табл. 2.1 - 2.3 выбираем штанги из углеродистой стали (σпр = 130 МПа) диаметр = 19 мм.
Режимные параметры 7СК8-3,5-4000 по ГОСТ 5866 - 76 Sа = 1,7; 2,1; 3,0; 3,5 м - длина хода точки подвески штанг. Число качаний, n = 5 - 12 мин-1.
Редуктор - Ц2НШ-750Б с передаточным отношением i = 38, 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 38 мм, которая может быть получена при работе станка-качалки на максимальных параметрах.
По диаграмме находим Рmax = 57 м3/сут.
При длине хода Smax = 3,5 м, число качаний будет:
n= мин-1
Определим параметры работы насоса аналитическим методом, исходя из минимума напряжений в штангах.
Зададимся стандартными значениями Sа и n и по формулам определим Fпл и Dпл и составим табл. 6
Таблица6
№ реж S, м n Fпл, см2 Dпл, см
1 1,675 10,84 12,88 4,05
2 2,1 9,33 11,95 3,9
3 2,5 8,3 11,23 3,78
4 3,0 7,35 10,6 3,67
5 3,5 6,63 10,08 3,58
6 5,52 5 10,02 3,57
7 2,28 9 13,45 4,14
8 1,48 12 15,53 4,45

Масса одного погонного метра колонны штанг
q= 2.35 кг/м
Таким образом, исходя из табл. 9 видно, что наиболее приемлемыми режимами работы насоса при среднем коэффициенте подачи насоса η = 0,7 являются 4-й и 5-й.
Для выбора оптимального режима определим максималь¬ные значения нагрузок в точке подвеса штанг по формуле:

где
;

Наиболее выгодным режимом будет 5-й, при котором Рmax = 44 кН наименьшая из максимальных.


Минимальную нагрузку найдем по формуле:


Определим максимальное и минимальное напряжения и по формуле:




По таблице выбираем штанги из стали 20Н2М, нормализация с поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ, σпр.доп = 130 МПа для некоррозионных условий.
Коэффициент запаса прочности штанг составит:

что приемлемо, так как
Определим необходимое число качаний при использовании стандартного диаметра плунжера (для 1-го режима это будет 43 мм). По формуле:

Для насоса НВ1С-38-18-15 допустимы длина хода 3,5м и глубина спуска 1500 м. Диаметр НКТ 73 x 7 мм.
Определим диаметр шкива электродвигателя для нестандартного числа качаний по формуле:



Таким образом, в результате аналитического расчета мы выбрали более прочные штанги из стали 20Н2М по сравнению с таблично-графическим расчетом.






















2. РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ШТАНГОВОЙ
ГЛУБИННО – НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Глубина скважины, Н 1500 м
Глубина подвески насоса, L 1400м
Динамический уровень, Н 1350м
Буферное давление в выкидной линии, Р 0,8МПа
Забойное давление, Р 3 МПа
Сила сопротивления движению плунжера, Р 5 кН
Содержание воды, n 0,25
Вязкость жидкости, 0,1см /с
Плотность нефти, 850 г/см










2.1. Определение нагрузок на головку балансира станка-качалки

Определим максимальную и минимальную нагрузки на головку балансира по различным теориям и сравним их.
Определим параметр Коши, а = 4600 м/с;


Режим динамический, следовательно, формулы динамической теории дадут наиболее правильную нагрузку.
1) Статическая теория.
Определим Рж, учитывая, что Рб = 0, =1350м:
;
.
Для СК-8 SА = 3,5 м, 12 мин-1. Тогда
.
Вес штанг в воздухе
;
;
.
2) Формулы А. С. Вирновского
;
;
;

Тогда
;
м;
м2;
= = м2;
= 0,507 ;
= 0,735.

Для 7СК8-3,5-4000 при SА = 3,5 м
; ; ; .
Исходя из вычисленных коэффициентов:


По формуле (2.19)


3) Упрощенные формулы А. С. Вирновского:
55394 Н;
Н.
4) Формула И. А. Чарного
рад/с= ;
= 46441 Н;
= 21573 Н
5) Формула А. Н. Адонина
;


Таким образом, принимая за основу нагрузку, рассчитанную по формулам
А. С. Вирновского, можно сказать, что наиболее близкие значения по Рmax дают формулы Адонина А. Н. (-1675) и упрощенная формула А. С. Вирновского (-4969); по Рmin наиболее близкие значения дают упрощенная формула
А. С. Вирновского (+2624 Н) и формула И. М. Муравьева (-5404Н).
Оценивая трудоемкость расчетов, следует отметить, что для оценочных, приближенных расчетов следует пользоваться формулой для Рmax
Муравьева И. М. и уточненной автором для Рmin , а для конструкторских или точных технологических расчетов следует пользоваться формулами А. С. Вир¬новского или А. Н. Адонина.

2.2. Определение длины хода плунжера штангового насоса

1) Определим длину хода плунжера по статической теории.
Исходные данные: сила сопротивления движению плунжера Рс = 5 кН, буферное давление в выкидной линии Рб = 0,8 МПа, кинематическая вязкость нефти ν = 0,1 см2/с при 80°С.
Давление столба жидкости над плунжером



Потери давления за счет сопротивления потоку жидкости в трубах определим по соотношению
,
где средняя скорость в подъемных трубах
= = =0,324 м/с
Число Рейнольдса
.
Коэффициент гидравлического сопротивления
.
Н/м =0,035 МПа.
Давление под плунжером (сопротивлением клапанов пренебрегаем)
.

Тогда вес столба жидкости над плунжером:
Н=
=14 Кн.
Удлинение штанг:
м,

Удлинение труб при ходе штанг вниз:
м ,
= = м2;

Деформация штанг за счет силы сопротивления при ходе штанг вниз:
= 0,178 м
Определим потери хода за счет изгиба штанг, т.к.
Рс < 10 кН. Предварительно определим:
мм = 0,02 м
м
Осевой момент инерции для штанг
м .

Длина хода плунжера при действии статических сил Рпл
м.
2) Определиv длину хода плунжера по динамической теории.

Определим параметр &#946;1, выбирая b = 0,6:
=


Параметр &#956; в градусах
рад/с = 21,78 ; cos 21,78 =0,93
Длина хода плунжера по формуле:
м.



2.3. Расчет производительности и определение коэффициента подачи ШГНУ

Определим производительность и коэффициент подачи ШГНУ по различным формулам и сравним их. Забойное давление Рзаб = 3 МПа, содержание воды nв = 0,25, глубина скважины H=1500 м, динамический уровень м.
Плотность жидкости
887,5 кг/м
Вес столба жидкости над плунжером, полагая, что Рбуф = 0,
Н
1) Определим производительность по теории А. М. Юрчука.
Предварительно определим:
м;
;

2) Производительность по формуле А. Н. Адонина
Режим откачки статический, Dпл = 38, m = 1,

= 66,38 м /с.
3) Производительность по формуле А. С. Вирновcкого
м /с.
4) Определим производительность при условии, что h = 0,6 с-1:
= м /с.
5) Определим производительность, полагая, что сила сопротивления движению плунжера Рc = 5 кН.

Найдем &#955;:
м.


Найдем производительность по формуле:
м /с.
Таким образом, производительность по первым трем формулам не отличается. Существенные отличия наблюдаем при наличии силы сопротивления и с учетом гидродинамического сопротивления при высоких константах трения h > 0,6 с-1.

6) Определим коэффициент подачи:
м /сут
Коэффициент подачи :

c учетом вязкости жидкости

с учетом силы сопротивления





2.4. Расчет прочности колонны штанг

Выберем и рассчитаем на прочность одноступенчатую колонну штанг для 7СК-8-3,5-4000.
Параметр Коши .
Режим динамический.
Определим перепад давления над плунжером из формулы:
Н/м .


Амплитуда напряжения цикла по формуле:

Среднее напряжение в штангах по формуле:
;
по формуле:


Максимальное напряжение
.
Приведенное напряжение
=120 МПа.
Допустимыми являются штанги из стали 20Н2М нормализованные с поверхностным упрочнением нагревом ТВЧ =130 МПа, МПа


Запас прочности по составит:
, что приемлемо, так как

2.5. Расчет НКТ по аварийной нагрузке при эксплуатации ШГНУ

Рассчитаем аварийную нагрузку на гладкие НКТ 73&#215;7 длиной 1500 м при спущенном в них насосе НГВ на штангах диаметром 19 мм на глубину 1400м. Динамический уровень - 1350 м, &#961;ж = 850 кг/м3.
Определим вес труб по формуле:
=165935 Н

Вес штанг в жидкости определим по формуле:
=28780 Н
Штанги диаметром 19 мм; = 2,83 см2; = 2,35 кг/м; Dм = 51 мм; диаметр муфты меньше внутреннего диаметра НКТ на 8 мм:

Вес столба жидкости в трубах :

Сила инерции от оборвавшихся штанг по формуле:
Н.
Аварийная нагрузка на НКТ :

Страгивающую нагрузку на гладкие НКТ 73 &#215; 7 мм определим по формуле Ф.И.Яковлева.
Найдем: b = 7,0 - 1,41 = 5,59 мм; d = 73 - 2·7 = 59 мм;


Коэффициент запаса по страгивающей нагрузке из формулы:

Трубы выдерживают аварийную нагрузку с запасом 1,55.


2.6. Расчет НКТ на циклические нагрузки

Давление столба жидкости в трубах:
кН/м
Площадь поперечного сечения внутреннего канала труб:
м
Площадь плунжера:
м
Подставляя вычисленные значения, найдём и , принимая
:
= 165935+2,73 11674+0,03 28780=198668 Н.
= 165935+(2,73 1,13) 11674 0,03 28780=185477 Н.
Площадь поперечного сечения трубы по резьбе в основной плоскости:
890 м
Вычислим максимальное и минимальное напряжения в верхнем сечении труб по основной плоскости резьбового соединения:
;
.
А затем амплитуду напряжений асимметричного цикла и среднее напряжение асимметричного цикла:


Определим запас прочности по циклическим нагрузкам, принимая 4,5 и :

Следовательно, выбранные НКТ имеют значительный запас прочности по циклическим нагрузкам.







2.7.Определение момента на валу кривошипа и мощности
электродвигателя

Определим момент на валу кривошипа и мощность электродвигателя установки 7СК-8-3,5-4000.
Режим динамический, следовательно, максимальную и минимальную нагрузки на головку балансира следует выбрать из расчёта 3.1., выполненного по упрощенным формулам Вирновского и Адонина: Н.; .
Максимальный крутящий момент на кривошипном валу редуктора, Н м, определяется по эмпирической формуле Р.А. Рамазанова:
Н м.
Для 7СК-8-3,5-4000 допустимый момент на валу кривошипа 40 000 Н м
Определим полезную мощность электродвигателя. Предварительно найдём потерю мощности в станке-качалке и теоретическую мощность установки с учётом гидравлических потерь :
144 =1,73 кВт;
кВт;
.
Полезная мощность электродвигателя:
кВт
По таблице выбираем электродвигатель АОП2-61-4 с КПД 88%,
= 0,84.
Потребляемая мощность установки составит:
15 кВ

2.8 Влияние утечек


Рассмотрим утечки через зазор между плунжером и цилиндром насоса. Утечки происходят под воздействием перепада давлений над и под плунжером. Поскольку этот перепад существует только при ходе плунжера вверх, то утечки происходят в течении половины времени работы насоса.
ДО МОДЕРНИЗАЦИИ
Зазор между плунжером и цилиндром можно рассматривать, как прямоугольную щель длиной , где - диаметр плунжера;
шириной мм, равной половине разности диаметров цилиндра и плунжера, и протяженностью , равной длине плунжера; - давление нагнетания (давление над плунжером при ходе вверх); - давление всасывания или (пренебрегая потерями давления во всасывающем клапане) давление на приеме насоса.
По закону Пуазейля при ламинарном течении вязкой ньютоновской жидкости, ее расход через такую щель равен
,
где - вязкость жидкости, - перепад давления.
В случае ШСН

Умножая на 86400 (число секунд в сутках) и подставляя значение , получим

Учитывая, что утечки в плунжерной паре происходят в течение половины времени работы насоса, необходимо результат, полученный по ранее рассчитанной формуле, уменьшить вдвое.
Таким образом, получим

ПОСЛЕ МОДЕРНИЗАЦИИ
После проведения модернизации, уплотнительные податливые кольца в условиях беззазорной плотной посадки в первые часы приработки незначительно изнашиваются, при этом частицы износа антифрикционного материала типа фторопласт осаждаются на поверхности соседних жестких уплотнительных колец ,таким образом, рабочая поверхность распорных колец покрывается тонкой антифрикционной пленкой. Это уменьшает зазоры по жестким уплотнительным кольцам, исключает задиры и заедание поверхностей трения, повышая, тем самым, надежность работы насосной установки и снижая утечки, т.е. получаем
, что и требовалось доказать.







3. СПЕЦ. ВОПРОС



В ходе проведения работы, мое внимание привлек патент, в котором проводят модернизацию плунжера. Изобретение относится к технике и технологии добычи нефти и может быть использовано при добыче обводненной нефти с высоким содержанием газа. Установка содержит колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком. В цилиндре плунжер, который содержит корпус и установленный на нем через упругоподатливую втулку 10 набор чередующихся уплотнительных податливых и жестких колец 11,12, а также средство 14 для поджатия упомянутого набора колец в осевом направлении. Торцы колец имеют ответную поверхность. Уплотнительные податливые кольца имеют трапецеидальное поперечное сечение, обращенное широким основанием наружу. Жесткие кольца имеют трапецеидальное поперечное сечение с широким основанием, обращенным в сторону упругоподатливой втулки. Уплотнительные податливые кольца могут быть выполнены из фторопласта, а распорные кольца - из стали или чугуна или бронзы. Набор уплотнительных колец может быть разделен на два участка, между которыми установлена разделительная втулка 21 с внутренней полостью, соединенной каналами с полостью высокого давления плунжера. Разделительная втулка выполнена из податливого материала, например из фторопласта, или выполнена упругоподатливой в осевом направлении, например, в виде пружины. Плунжер содержит клапан, имеющий запорный элемент с ограничителем хода, в котором установлена вставка из полимерного материала, например из фторопласта.
При сборке плунжера с насосной установкой нажимная гайка затянута «от руки», плунжер свободно вставляется в цилиндр. Затем нажимная гайка затягивается ключом так, чтобы уплотнительные податливые кольца за счет выжимания их в радиальном направлении жесткими уплотнительными кольцами образовывали с зеркалом цилиндра минимальный зазор или беззазорную посадку, что повышает технологичность, упрощает сборку. При этом упругоподатливая втулка обеспечивает самоустановку - центрирование комплекта уплотнительных и распорных колец и относительно базовых центрирующих поверхностей.
При работе сборного плунжера с разделительной податливой втулкой при каждом цикле всасывания рабочая поверхность ее прижимается к зеркалу цилиндра давлением среды, поступающей через каналы во внутреннюю полость втулки из полости высокого давления плунжера, что существенно снижает утечки в насосе. Если вместо втулки установлена упругоподатливая в осевом направлении разделительная втулка, то эффект снижения утечек при работе насоса обеспечивается тем, что износ уплотнительных податливых колец компенсируется их выдавливанием в радиальном направлении за счет постоянного осевого давления, производимого пружинной разделительной втулкой.
Изобретение позволяет повысить эффективность уплотнения, надежность и технологичность.
При работе сборного плунжера в составе насосной установки уплотнительные податливые кольца в условиях беззазорной плотной посадки в первые часы приработки незначительно изнашиваются, при этом частицы износа антифрикционного материала типа фторопласт осаждаются на поверхности соседних жестких уплотнительных колец, поставленных при сборке насоса с таким зазором, который бы обеспечивал достаточно свободную постановку плунжера в цилиндр. Таким образом, рабочая поверхность распорных колец покрывается тонкой антифрикционной пленкой. Это уменьшает зазоры по жестким уплотнительным кольцам и исключает задиры и заедание поверхностей трения, повышая, тем самым, надежность работы насосной установки и снижая утечки.

Размер файла: 386,3 Кбайт
Фаил: Упакованные файлы (.rar)

   Скачать

   Добавить в корзину


        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.

Не можешь найти то что нужно? Мы можем помочь сделать! 

От 350 руб. за реферат, низкие цены. Просто заполни форму и всё.

Спеши, предложение ограничено !



Что бы написать комментарий, вам надо войти в аккаунт, либо зарегистрироваться.

Страницу Назад

  Cодержание / Нефтяная промышленность / Расчетная часть-Расчет вставного насоса НВ1С-38-18-15 для добычи нефти-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Вход в аккаунт:
Войти

Забыли ваш пароль?

Вы еще не зарегистрированы?

Создать новый Аккаунт


Способы оплаты:
UnionPay СБР Ю-Money qiwi Payeer Крипто-валюты Крипто-валюты


И еще более 50 способов оплаты...
Гарантии возврата денег

Как скачать и покупать?

Как скачивать и покупать в картинках


Сайт помощи студентам, без посредников!