Эксплуатация станка качалки - привода штанговой глубинной насосной установки

Т.е. необходимый запас прочности обепечен.

6.4 Расчет НКТ по циклической нагрузке

Расчет производится в соответствии с методикой представленной в литературе [8], [9]и [13] и заключается в определении значений циклических нагрузок, возникающих в связи с тем, что часть столба жидкости при ходе штанг вверх воспринимается плунжером, а при ходе вниз полностью трубами. При выполнении расчета трубы проверяются на страгивающую нагрузку и на выносливость.

Вычисленный запас прочности должен быть не ниже n=1,3.

4.4.1. При данных условиях работы максимальная нагрузка на трубы возникает при ходе штанг вниз, минимальная - при ходе вверх. Следовательно, формулы для их определения выглядят следующим образом:

где - вес труб с учетом погружения их в жидкость, кН;

- площадь сечения внутреннего канала трубы, м²;

- площадь поперечного сечения плунжера, м²;

- давление столба жидкости в трубах, МПа;

- глубина спуска насоса, м

- плотность дегазированной нефти, кг/м³;

- ускорение свободного падения, м/с²;

и - силы трения при ходе штанг вниз и вверх (принимаемые равными 3% от веса штанг в жидкости), кН:

- вес штанг в жидкости с учетом их погружения в жидкость, кН;

Вес колонны труб и площади сечения внутреннего канала трубы и поперечного сечения плунжера были вычислены ранее по формулам (7), (14) и (24); вес штанг в жидкости - по формуле (9).

Давление столба жидкости равно:

Силы трения, возникающие при ходе штанг вниз и вверх:

Тогда подставляя все известные и вычисленные данные получаем:

4.4.2. Площадь поперечного сечения трубы по резьбе в основной плоскости, м²:

где и - внешний и внутренний диаметры трубы, мм;

- высота профиля резьбы, мм.

4.4.3. Вычислим максимальное и минимальное напряжение в верхнем сечении труб по основной плоскости резьбового соединениям, МПа:

Используя формулы (37) - (40) получаем:

4.4.4. Определим запас прочности на циклические нагрузки:

где - предел выносливости материала труб, определенного при испытаниях в коррозионно-активных средах, при симметричном цикле растяжение-сжатие;

- коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений;

- коэффициент, учитывающий свойства материала и характер нагружения.

Примем для труб из стали с диаметром d=89 мм: = 160 Мпа (для морской воды), = 6 (по таблице 5 из [8]) и = 0,09.

Тогда коэффициент запаса прочности равен:

Т.е. необходимый запас прочности по циклическим нагрузкам обеспечен.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Прекращение или отсутствие фонтанирования обусловило использование других способов подъема нефти на поверхность, например, посредством штанговых скважинных насосов. Этими насосами в настоящее время оборудовано большинство скважин. Дебит скважин -- от десятков килограмм в сутки до нескольких тонн. Насосы опускают на глубину от нескольких десятков метров до 3000 м, а иногда и до 3200 -- 3400 м.

Простота обслуживания и надежность скважинных насосов, высокий КПД, гибкость в отношении регулирования, отборов жидкости с различных глубин, возможность их применения в осложненных горно-геологических условиях эксплуатации и ряд других преимуществ вывели этот способ на ведущее место в нефтедобывающей отрасли. Штанговыми насосами в настоящее время на месторождениях России оборудовано более 70 % добывающих скважин.

Большим недостатком установок глубинных штанговых насосов является наличие переменных упругих деформаций длинной колонны штанг, большая металлоемкость, необходимость строительства свайного поля и установки станка-качалки, быстрый износ оборудования и выход из строя насосной установки. Результатом является значительное снижение коэффициента подачи глубинного насоса, так как в пластовой жидкости всегда содержится газ. Повышение коэффициента подачи здесь возможно только за счет увеличения длины хода поршня, так как при этом уменьшается относительная величина вредного пространства по отношению к объему, описываемому поршнем. Основным их недостатком является наличие механической связи между станком-качалкой и насосом в виде длинной колонны штанг, которая, не обладая достаточной прочностью и ограничивая передаваемую насосу мощность, снижает надежность и межремонтный срок работы установки и скважины. А основными причинами отказов ШСНУ, как правило, являются протёртости штанг и труб, утечки в клапанах, не герметичность плунжера, соле- и парафиноотложения, коррозия металла.

Однако в настоящее время на нефтяных промыслах всё ёщё широко используются штанговые скважинные насосные установки - ШСНУ. Это связано с тем, что для добычи нефти при дебитах скважин менее 50 м³/сут. все ещё не создано достаточно надёжного, долговечного и в тоже время недорогого насоса другого типа, как, например, винтового, центробежного или диафрагменного. И, несмотря на многие свои недостатки, штанговые насосы все еще выполняют свои обязанности, удовлетворяя всем необходимым требованиям.

Итак, в данном курсовом проекте были рассмотрены основные назначение и конструкция привода ШСНУ СК8 - 3,5 - 2500, его краткий обзор и анализ, была приведена техническая характеристика станка-качалки и сопутствующего оборудования, объяснен его принцип действия, а так же выделены некоторые особенности его монтажа, эксплуатации и ремонта.

На основе проведенных прочностных расчетов (расчета напряжений в штангах и подбора соответствующего материала, расчета НКТ по аварийной и циклической нагрузкам) делаем вывод, что рассчитанная колонна НКТ и штанг соответствует всем требования, необходимым для эксплуатации совместно с выбранными станком-качалкой и скважинным глубинным насосом.

Все оборудование имеет удовлетворительные значения коэффициента запаса прочности, чем обеспечивается эффективная и продолжительная работа всего сопутствующего комплекса оборудования скважинной насосной установки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бухаленко Е.И., Абдуллаев Ю.Г. Обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. - М.: «Недра», 1974. - 390 с.

2. Круман Б.Б. Глубиннонасосные штанги. - М.: «Недра», 1984. - 181 с.

3. Куцын П.В. Охрана труда в нефтяной и газовой промышленности. - М.: «Недра», 1987 - 246 с.

4. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. - М.:«Недра», 1984. - 464 с.

5. Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. - М.: - М.: «Недра», 1973. - 381 с.

6. Раабен А.А., Шевалдин К.Е., Максутов Н.Х. Монтаж и ремонт бурового и эксплуатационного оборудования. - М.:«Недра», 1975. - 380 с.

7. К.С.Аливердизаде Приводы штангового глубинного насоса. Недра, Москва, 1973, с.106.

8. Снарев А.И. Расчеты машин и оборудования для добычи нефти и газа. Учебное пособие. - М.:«Инфа-Инженерия», 2010. - 232с.

9. Чичеров Л.Г., Молчанов А.Г., Рабинович Е.К. Расчеты и конструкция нефтепромыслового оборудования. - М.:«Недра», 1984. - 422 с.

10. Юрчук А.М., Истомин А.З. Расчет в добыче и нефти. - М.:«Недра», 1979. - 271 с.

Размещено на Allbest.ru