Вибір типу верстата - качалки і марка насоса

2.5.2  Вибір типу верстата - качалки і марка насоса

Для вибору типу верстата-качалки і діаметра насоса визначаємо продуктивність установки в м³ / добу (при коефіцієнті подачі = 0,75 ) за формулою :

Q’ = Q ∙ 10³ / ρ , м³/добу (2.11)

Q’ = 5,6 ∙ 10³ / 1036,3 = 5,4 м³/добу

Тип верстата-качалки і діаметр насоса вибираємо з діаграми областей застосування верстатів - качалок. згідно діаграми обираємо верстат-качалку СКД6-2,5-2800 з числом коливань 14 кол / хв.

Тип насоса вибираємо в залежності від глибини спуску і характеристики продукції свердловини ( з каталогу штангових насосів ). Обираємо насос марки НВ1С29-18-25.

2.6  Вибір насосних штанг

Підбір колони насосних штанг проводимо за приведеним напруженням в точці підвішування штанг з табл. 13-18 [25, ст.18-25].

Обираємо трьохступеневу колону штанг 16 мм; 19 мм; 22 мм :

l₁ = 840м ; l₂ = 470,4 м ; l₃ = 369,6 м

2.7  Встановлення режиму роботи установки

графічним методом

Щоб забезпечити тривалу роботу верстата-качалки потрібно для одержання дебіту Q’ в м³ / добу прийняти максимально можливу довжину ходу сальникового штока S для вибраного типо – розміру верстата-качалки і знаходимо потрібне число коливань за такою формулою :

n = n_max ∙Q’ / Q_max , кол / хв. (2.12)

де n_max- максимальне число коливань для вибраного верстата-качалки за хв.

Q_max– максимальна продуктивність вибраного насоса при роботі на максимальних параметрах, м³ / добу.

n = 14 ∙ 5,4 / 17,1 = 4,42 кол / хв.

Обираємо стандартне число коливань 4,5 кол / хв.

2.8  Вибір і розрахунок насосно – компресорних труб

Діаметр насосно-компресорних труб вибирається в залежності від вибраного типу і діаметра насоса з табл. IV [20, ст.222].

Сумарна маса 1 м труб, штанг і рідини визначаємо за формулою :

m=m_Т +m_ш+m_р , кг/м (2.13)

де m_Т- масса 1м колони труб (з врахуванням труб і муфт), кг/м

m_ш- масса 1м колони штанг, кг/м

m_р– масса 1м стовпа рідини в колоні НКТ, кг/м.

m =703+2,66+1,67=11,36 кг/м

Массу 1м ступеневої колони штанг визначаємо за формулою:

m_ш=(m₁∙l₁+m₂∙l₂+m₃∙l₃)/L ,кг/м (2.14)

Массу 1м стовпа рідини визнаємо за формулою:

m_р=(F_Тр-ƒ_шт) ∙ ρ ∙1, кг/м (2.15)

m_р = (0,001986 – 0,000379) ∙ 1036,3 ∙ 1 = 1,6653 кг /м

F_Тр=πd_в² / 4 ,м² (2.16)

F_Тр= 3,14 ∙ 0,0503² / 4 = 0,001986 м²

f_шт = πd_ш² / 4, м²(2.17)

f_шт=3,14 ∙ 0,022² / 4 = 0,000379 м²

де F_Тр - площа поперечного січення труби, м²

f_шт – площа поперечного січення штанги, м²

ρ – густина рідини, кг/м³

d_в – внутрішній діаметр НКТ, м²

d_ш – діаметр штанги, м²

2.9  Перевірка працездатності верстата-качалки

Для перевірки працездатності вибраного верстата-качалки потрібно визначити максимальне навантаження на головку балансира та максимальний крутний момент на валі кривошипа редуктора і порівняти їх з відповідними параметрами вибраного верстата-качалки.

Максимальне навантаження на головку балансира визначають на основі динамічної теорії за формулою І.А.Чарного :

Р_max = Р_р + Р_ш ∙(в + (5 ∙ n² ∙ tgφ) / (1800 ∙φ)) , Н (2.18)

Р_max = 10499,3 + 43831,2 ∙ (0,87 + (2,1∙ 4,5² ∙ tg8,88º) / (1800 ∙ 8,88º)) = 48650,6 Н

де φ – параметр, який характеризує режим відкачки і визначається за формулою :

φ = W ∙ L / a, рад (2.19)

φ = 0,471∙ 1680 / 5100 = 0,155 ∙ (180º / 3,14 ) = 8,88º

де W – кутова швидкість обертання кривошипа верстата-качалки, рад/с;

L – глибина спуску насоса, м ;

а – швидкість розповсюдження звуку в матеріалі штанг ( для сталі а = 5100м/с).

Кутова швидкість обертання кривошипа визначається за формулою :

W = π∙n / 30, рад/с (2.20)

W = 3,14 ∙ 4,5 / 30 = 0,471 рад/с

де п – число коливань верстата-качалки, кол/хв.

Мінімальне навантаження на головку балансира за цикл дії свердловинного насоса визначаємо за формулою :

P_min = Р_ш ∙ (b – (S ∙ n² ∙ tgφ) / (1800 ∙ φ). Н (2.21)

P_min = 43831,2 ∙ (0,87 – (2,1 ∙ 4,5² ∙ tg ∙8.88º) / (1800 ∙ 8.88º) = 38114.9, Н

Максимальний крутний момент на кривошипному волі редуктора визначаємо за формулою :

M_max = [30 ∙ S + 0.236 ∙ (P_max – P_min)] ∙ g .,Н ∙ м (2.22)

M_max = [30 ∙ 2,1 + 0,236 ∙ (48650,6 – 38114,9)] ∙ 9,806 = 24999,6 Н ∙ м

Одержані значення P_max і М_max не перевищують відповідно допустиме навантаження на головку балансира [P_max] і допустимий крутний момент на кривошипному валі редуктора [M_max], вказані в шифрі вибраного верстата-качалки, то вибраний верстат-качалка забезпечує роботу установки.