3.6 Расчет на прочность стеклопластиковых штанг
С целью определения нагрузок, возникающих в точке подвеса штанг, произведём расчет на прочность комбинированной колонны из стальных и стеклопластиковых штанг. Расчет будем вести согласно “Методики расчета колонны штанг из композиционного материала для ШСНУ”, разработанной ВНИИнефтемаш 24.07.1994.
Исходные данные для расчета:
Номер скважины № 1696
Глубина подвески насоса Ннас = 1200м
Длина хода сальникового штока S = 0,9 м
Число качаний балансира п = 5мин-1
Средняя масса 1м колонны СПНШ тспнш = 1,05 кг
Средняя масса 1м колонны стальных штанг тст = 2,35 кг
Диаметр плунжера Дпл = 32 мм
Диаметр штанг dшт = 19 мм
Внутренний диаметр НКТ Двн = 62 мм
Плотность жидкости r ж = 1090 кг/м3
1. Для вычисления максимальной нагрузки в точке подвеса штанг Ртах воспользуемся формулой Слоннеджера
Ртах=(Ршт + Рж )*(1 + S *п/137), Н (5, стр. 193) (3.20)
где: Ршт - вес колонны штанг, Н
Рж - вес столба жидкости, Н
S- длина хода сальникового штока, м
п - число ходов, мин-1
2. Вычислим вес колонны штанг Ршт
Ршт=Ннас* g*(тспнш* ? + ? *тст)= 1200 * 9,81 * (1,05*0,5 + 0,5 * 2,35) = 20012,4 Н
3. Найдем вес столба жидкости Рж
Рж=Fпл*Ннас*r ж *g (13, стр.121) (3.21)
где : Fпл= p/4*Дпл2=p/4*(32*10-3) 2=8,01*10-4 м2
Рж=8,01*10-4*1200*1090 *9,81=10314,5 Н
Вычислим Ртах;
Ртах=(20012,4 + 10314,5)*(1 + 0,9 *5/137)=31323 Н
4. Минимальное усилие в точке подвеса штанг при ходе вниз
Рт1п=Ршт1 (1 -S *п/137), Н (5, стр. 193) (3.22)
где: Ршт1- вес колонны штанг в жидкости
Ршт1=Ннас*g* (?*g1спнш+ ? *g1ст) (13, стр.127) (3.23)
здесь: g1спнш - вес 1м СПНШ в жидкости
g1ст - вес 1м стальных штанг в жидкости
Ршт1=1200*9,81*(?*0,71+ ? *2,09)=16480,8 Н
Рт1п=16480,8*(1 -0,9*5/137)=15939,5 Н
5. Для определения напряжений, действующих в точке подвеса штанг, воспользуемся следующими формулами:
fшт=p/4*dшт2= 0,785*(19*10-3)2= 2,84*10-4 м2 (5, стр. 195) (3.24)
sтах= Ртах/ fшт = 31323/2,44*10-4=110,3 мПа (5, стр. 195) (3.25)
sт1п= Рт1п/ fшт = 15939,5/2,84*10-4=56,1 мПа (5, стр. 195) 3.26)
sа=(sтах -sт1п)/2= (110,3-56,1)/2=27,1 мПа (5, стр. 195) (3.27)
sпр= = = 54,7 Мпа (5, стр. 195) (3.28)
Как видно из вычислений, приведенное напряжение, действующее в точке подвеса штанг равно 54,7 МПа.
Так как по предельно допустимым приведенным напряжениям для стеклопластика у нас нет значений, то воспользуемся минимальным значением предельно допускаемых приведенных напряжений для стали марки 40. В пользу стеклопластиковых штанг говорит также, что разрушающее напряжение при растяжении у них больше, чем у стальных: 760 МПа у стеклопластика и 610 МПа у стали.
[sпр]=70мПа- приведенное напряжение для стали
Полученное sпр=54,7 мПа свидетельствует о возможности использовать в качестве материала для штанг стеклопластик.
Для приведения эксперимента было подобранно 9 скважин. Для определения эффективности использования стеклопластиковых штанг скважины были оборудованы счетчиками активной и реактивной электрической мощности.
Ниже в таблице № 14 приведены результаты расчетов.
Таблица № 14
Результаты анализа работы СПНШ
Нагрузка на головку балансира кН | 1696 | 9288А | 15470 | 12428а | 26769 | 26504 | 16942 | 24356 | 26480 |
Стеклопластик Стек+сталь Сталь Потр. мощн с учетом веса штанг, кВт Стеклопластик Стек+сталь Сталь Умень. веса % Умень. потребляемой мощности | 21,4 31,3 38,5
18,3 23,2 33 | 20,5 28,1 35,9 17,1 20,6 24,2 22 19 | 10,6 12,7 18,5 2,9 3,3 4,5 31 26 | 21,6 29,2 37,8 18,2 22,4 32,9 22,7 31,4 | 17,5 24,1 30,6 12,6 17,6 24,6 21 28 | 12,6 17,1 27,9 5,6 7 10,5 38 32 | 17,1 22,1 29,9 10,3 11,8 14,3 26,1 17,5 | 22,5 33,3 39,4 18,5 24,6 33,1 15,4 27 | 11,9 15,7 26,5 3,9 4.8 7,3 40 34 |
Сравнивая результаты можно сделать вывод, что нагрузка на головку балансира станка-качалки уменьшилась в среднем на 20-25 % при условии комплектации колонны штанг из стеклопластика и стали.
... , характеризуемой высокой обводненностью скважин, значительно изменяются условия и механизм доставки носителя парафина (нефти) в область формирования отложений, а механизм формирования самих отложений не меняется. 3.2 Основные методы борьбы с АСПО, используемые в НГДУ «ЛН» и анализ их эффективности В НГДУ «Лениногорскнефть» на 621 скважине, оборудованной УШГН, что составляет 95,2% ...
... на поздних стадиях начинают проявляться ряд факторов объективного, природного характера, осложняющие ситуацию в решении парафиновой проблемы и снижающие эффективность традиционных мероприятий. 3.3 Методы используемые в НГДУ “Нурлатнефть” по предотвращению отложений АСПО 3.3.1 Механические методы борьбы с АСПО и технология работ при их применении Группа механических методов борьбы с ...
... расчет величины затрат необходимых для внедрения этого проекта в производство. Оценить изменение себестоимости продукции получаемой в цехе первичной переработки нефти и получения битума. В цехе установлено две печи: для нагрева нефти П-1 и для подогрева мазута и пара П-3, после реконструкции должна быть установлена печь, которая полностью заменит обе печи П-1 и П-3. Производительность печи по ...
... ухудшает процесс нефтеизвлечения, а в конечном итоге – снижает нефтеотдачу. Так по находящимся в эксплуатации 30…40 лет месторождения Зыбза-Глубокий, Яр, Холмское, Северо-Украинское, текущий коэффициент нефтеотдачи (КНО) не превышает 0,1. Для разработки таких месторождений в стране создано научно-производственное объединение «Союзтермнефть». Опыты, проведенные институтом «КраснодарНИПИнефтьь», ...
0 комментариев