Расчеты колонн НКТ и насосных штанг

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 68- 70

Расчеты насосных штанг. Расчет подачи ШСНУ. Коэффициент подачи.

     Цель: научиться выполнять основные технологические расчеты насосных штанг и подачи ШСНУ.

1. Общие сведения.

  Одним из главных параметров, характеризующих работу скважины, в том числе и оборудованной ШСНУ, является суточная подача (дебит). Поэтому предлагается произвести расчет фактической подачи штангового насоса в зависимости от конкретных условий их применения.

Для откачки жидкости из скважин в основном используются вертикальные плунжерные насосы простого действия с проходным плунжером. Но главная особенность штанговой установки заключается в том, что связь между приводом и насосом осуществляется через колонну стальных штанг, имеющих длину свыше одного километра.

Существует достаточно большая разница между длиной хода верхней штанги, соединенной с приводом и длинной хода плунжера насоса.

Эта разность длин ходов обусловлена упругой деформацией колонны штанг под действием веса столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб.

 

Расчет теоретической подачи насоса

Теоретическая подача скважинного насоса может быть выражена формулой:

Q = k·  , (4.1)

где D - диаметр плунжера, м;

S - длина хода плунжера, м;

п - число двойных качаний в минуту.

При k = 1 подача минутная, при k = 60 - часовая, при k = 1440 - суточная.

Однако в действительности фактическая подача меньше теоретической, что обусловлено причинами, которые можно свести в две группы:

Первая группа - потери жидкости в скважинном насосе. К ним относятся;

• наличие утечек через зазор плунжер - цилиндр;
• наличие утечек у всасывающих и нагнетательных клапанов;
• сжимаемость жидкости, обусловленная в первую очередь наличием газа;
• отставание жидкости от плунжера при наполнении полости насоса.

Вторая группа - потери, обусловленные конструкцией установки:

- утечки через муфтовые соединения труб;

-деформация колонны штанг и насосно-компрессорных труб при работе насоса.

Расчеты колонн НКТ и насосных штанг.

 

Существует достаточно большая разница между длиной хода верхней штанги, соединенной с приводом и длинной хода плунжера насоса.

Эта разность длин ходов обусловлена упругой деформацией колонны штанг под действием веса столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб.

Следовательно, разница в длинах ходов полированного штока и плунжера без учета других факторов будет определяться:

     

где  S₀ - длина хода полированного штока;

   λ_ш - деформация колонны штанг;

   λ_Т - деформация колонны НКТ;

Деформации происходят в пределах упругости и определяются по закону Гука:

     

где - глубина подвески насоса;

Р_ж - вес столба жидкости в колонне НКТ;

- модуль упругости Юнга, = 2,1*10¹¹ Па;

, - площади поперечных сечений тела штанг и труб соответственно.

Вес столба жидкости, действующий на плунжер насоса, а, следовательно, и на колонну штанг (по рекомендации Адонина А.Н.)

   

Если колонна штанг ступенчатая, то необходимо определить среднюю площадь поперечного сечения колонны:

      ,

где - часть колоны штанг в сотых долях.