Анализ бюджетного права

 

Показатели	СК12-2,5-4000	СК-3,5-4000	СК10-3-5600
Наибольшая допускаемая нагрузка на устьевой шток,кН	120	80	100
Наибольшая длина хода устьевого  штока, м	2,5	3,5	3
Наибльший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора, кНН*м	40	40	56
Число качаний балансира	5-12	5-12	5-12
Редуктор	Ц2НШ-750Б	Ц2НШ-560	Ц2НШ-750Б
Габариты, мм
длина	7450	8450	7950
ширина	2246	2246	2246
высота	5730	6210	5835
Масса, кг	14415	14200	14120

 

Штоки сальниковые  устьевые, предназначены для соединения колонны насосных штанг с канатной подвеской станка-качалки. Примееняются в умеренном и холодном макроклиматических районах. Их изготавливают из круглой, холоднотянутой калиброванной качественной углеродистой стали марки 40.

Чистота поверхности  сальникового штока обеспечивается заводом-поставщиком калиброванного проката.

Калиброванный прокат, из которого изготовляются  штоки, поставляется в состоянии  нормализации; штоки не проходят дополнительную термическую обработку. Для соединения с насосными штангами используются штанговые муфты, серийно выпускаемые  заводами-изготовителями насосных штанг. Выпускают сальниковые штоки  трех типоразмеров. Их техническая  характеристика приведена ниже.

Наибольшая  нагрузка на шток.

кН ............    65       65       l00

Присоединительная резьба насосных штанг по

ГОСТ 13877—80. мм .... ШН22   ШН22   ШН25

Габаритные  размеры, мм:

диаметр .........    31       31       36

длина ..........   2600     4600     5600

Масса,  кг .........    15       27       46

Штанги  насосные служат соединительным звеном между наземным индивидуальным приводом станка-качалки н скважинным насосом. Предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру насоса. Штанга представляет собой стальной стержень круглого сечения диаметром 12—28 мм и длиной 1000—8000 мм с высаженными резьбовыми концами. Резьба штанги—метрическая специальная.

Скважинные  штанговые насосы предназначены  для откачивания из нефтяных скважин  жидкости обводненностью до 99 %, температурой не более 130 ⁰С, содержанием сероводорода не более 50 г/л. минерализацией воды не более 10 г/л. Скважинные насосы представляют собой вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами, которые спускают  в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и насосных штанг. Скважинные насосы изготовляются следующих типов:

НВ1 —вставные с замком наверху:

НВ2—вставные  с замком внизу:

НН—невставные без ловителя;

НHl —невставные с захватным штоком;

НН2- невставные с ловителем.

Выпускаются насосы следующих конструктивных исполнений:

по конструкции (исполнение) цилиндра: Б - с толстостенным цельным (безвтулочным) цилиндром; С - с составным (втулочным) цилиндром

 

 

по конструктивным особенностям, определяемым функциональным назначением (областью применения): Т  — с полым (трубчатым) штоком, обеспечивающим подъем жидкости по каналу колонны  трубчатых штанг: А — со сцепляющим устройством (только для насосов  типа "НН"), обеспечивающим сцепление  колонны насосных штанг с плунжером  насоса; Д1— одноступенчатые. Двухплунжерные, обеспечивающие создание тяжелого гидравлического низа; Д2— двухступенчатые; К— с цилиндрическим седлом и шариком из нержавеющей стали:

КБ—то же. с  седлом с буртиком;. КИ—с цилиндрическим седлом из твердого сплава и шариком из нержавеющей стали,

Скважинные  насосы нормального исполнения по стойкости  к среде, применяемые преимущественно  для подъема жидкости с незначительным содержанием (до 1,3 г/л) механических примесей, комплектуются плунжерами исполнения П1Х или П2Х и парами «седло—шарик»  исполнения К или КБ. Скважинные насосы образивостойкого исполнения И, применяемые преимущественно для подъема жидкости с содержанием более 1,3 г/л механических примесей, комплектуются плунжерами исполнения П1И или П2И и парами "седло—шарик" исполнения КИ.

Конструктивно все скважинные насосы состоят из цилиндра, плунжера, клапанов, замка (для  вставных насосов), присоединительных и установочных деталей. При конструировании насосов соблюдается принцип максимально возможной унификации указанных узлов и деталей для удобства замены потребителем   изношенных   деталей   и   сокращения номенклатуры потребных запасных частей.

Скважинные  насосы исполнения НВ1С предназначены  для откачивания нефтяных скважин  маловязкой жидкости с содержанием  механических примесей до 1,3 г/л и  свободного газа на приеме насоса не более 10%.

Насос состоит  из составного цилиндра исполнения ЦС, на нижний конец которого навернут сдвоенный всасывающий клапан, а  на верхней конец—замок, плунжера исполнения П1Х, подвижно расположенного внутри цилиндра, на резьбовые концы которого навинчены: снизу—сдвоенный нагнетательный клапан, а сверху—клетка плунжера. Для присоединения плунжера к колонне насосных штанг насос снабжен штоком, навинченным на клетку плунжера и закрепленным контргайкой. В расточке верхнего переводника цилиндра расположен упор, упираясь на который, плунжер обеспечивает срыв скважинного насоса с опоры. Клапаны насосов комплектуются парой "седло—шарик" исполнения КБ или К.

Скважинный  насос спускается на колонне насосных штанг в колонну насосно-компрессорных  труб и закрепляется в опоре. Принцип  работы насоса заключается в следующем. При ходе плунжера вверх в межклапанном пространстве цилиндра создается разряжение, за счет чего открывается всасывающий клапан и происходит заполнение цилиндра. Последующим ходом плунжера вниз межклапанный объем сжимается за счет чего открывается нагнетательный клапан и поступившая в цилиндр жидкость перетекает в зону над плунжером. Периодически совершаемые плунжером перемещения вверх и вниз обеспечивают откачку пластовой жидкости и нагнетание ее на поверхность.

 

 

 

 

3. Выбор и  расчет подземного и наземного  эксплуатационного оборудования  ШСНУ

 

Подберем  для примера оборудование для  скважины №286, при следующих условиях: D_эк=146 мм., глубина спуска насоса L=1312 м., дебит скважины Q= 22 т/сут., плотность нефти ρ=853 кг/м³, динамический уровень находится у приема насоса, коэффициент подачи η=0,6.

Задачу  решим сначала графическим методом  при помощи диаграммы АзНИИ (А.Н.Адонина) [2]. По диаграмме АзНИИ, составленной для станков-качалок ГОСТ 5866-76, для получения подачи насоса Q= 22 т/сут или 22/0,853 = 25,8 м³/сут, рассчитанной при коэффициенте подачи η=0,6 и глубине установки насоса L=1312 м, рекомендуется станок-качалка 7СК8 - 3,5 - 4000. Его находим на пересечении линий, проведенных от дебита скважины и глубины спуска насоса. Это же пересечение определяет диаметр плунжера насоса d=32 мм.

Тип насоса выбирают в зависимости от глубины  его работы: при глубине более 1200 м. следует применять вставные насосы. Для заданной глубины принимаем  насос НСВ - 1.

Диаметр насосных труб зависит от типа и  диаметра насоса. Для насоса НСВ - 1 диаметром 32 мм. требуются 60 мм.насосные трубы. Диаметр насосных штанг зависит от группы прочности стали, диаметра насоса и глубины его работы. В заданных условиях следует принять двух ступенчатую колонну насосных штанг[1]. По таблице П1.8 выбираем типовую колонну № 8: штанги 16-мм. - 62 % - 813,4 м.+19- мм - 38 % - 498,6 м.

Для оптимального режима работы подберем по диаграмме  АзНИИ число качаний и длину хода. Чтобы обеспечить спокойную продолжительную работу станка-качалки, следует для получения заданного дебита 25,8 м³/сут принять максимальную длину хода и найти по диаграмме АзНИИ максимальную подачу насоса диаметром 32 мм., которую можно получить при работе станка-качалки с максимальными параметрами (S=2,1 м и n=15 качаний в минуту). Q_max =31 м³/сут.

Необходимое для получения заданного дебита число качаний при S=2,1 м равно

 

n=n_max*Q/Q_max=15*25.8/31=12 кач./мин.                       (1)

 

Для получения этого числа качаний  надо установить на быстроходном электродвигателе стандартный шкив диаметром 240 мм.

 

Определение нагрузок на головку балансира  станка-качалки.

 

Нагрузки, действующие при работе глубинного насоса в точке подвески насосных штанг, состоят из:

1. статических нагрузок от веса насосных штанг и жидкости, а также сил трения плунжера в цилиндре насоса и сил трения насосных штанг о трубы;
2. динамических нагрузок, вызываемых силами инерции движущихся масс насосных штанг в жидкости, а также вибрацией штанг.

Максимальную нагрузку на головку  балансира можно определить по различным  формулам в зависимости от режима откачки жидкости.

По статической теории расчета  учитываются только статические  усилия ( вес штанг и жидкости) и максимальное значение сил инерции. По исследованиям А.Н.Адонина, граница между статическим и динамическим режимами при откачке жидкости с больших глубин находится в зоне значений параметров μ=ωL/a = 0,35 - 0,45 (ω - угловая скорость вращения кривошипов, рад; а - скорость распространения звука в металле штанг, м/с). В настоящее время применяются в основном режимы с μ<0,5.

Определим угловую скорость кривошипов

 

ω = πn/30 = 3.14*12/30 = 1.26                                                      (2)

 

Скорость распространения звука а = 5100 м/с.

Параметр μ, характеризующий режим  откачки, будет

 

μ = ωL/a = 1,26*1312/5100 = 0,32                                                       (3)

 

Найденное значение μ находится  на границе между статическим  и динамическим режимами откачки  жидкости.

1. Максимальная нагрузка по статической теории определяется по формуле

 

Р_мах = Р_ж + Р_ш(b + m),                                                                           (4)

 

где Р_ж - вес столба жидкости над плунжером высотой, равной глубине установки насоса L:

 

Р_ж = F_плLρ_жg/10⁴                                                                                    (5)

 

где  F_пл - площадь сечения плунжера, равная 8,04 см²

Таким образом,

Р_ж = 8,04*1312*9,81/10⁴ = 10,35*10³ Н

 

Полный вес насосных штанг

 

Р_ш = q₁l₁ + q₂l₂ = 16.38*813.4 + 23.05*498.5 = 24.8*10³

 

Здесь q₁  и q₂ - вес 1 м насосных штанг диаметром 16 и 19 мм соответственно, Н.

Коэффициент потери веса штанг в  жидкости b равен

 

b= (ρ_ш- ρ_ж)/ ρ_ш = (7850 - 853) / 7850 = 0,885

 

Фактор динамичности m имеет величину

 

m= Sn² / 1440 = 2.1*12² / 1440 = 0.21

 

Следовательно, имеем максимальную нагрузку по формуле (4)

 

Р_мах = 10,35*10³ + 24,8*10³ *(0,885+0,21) = 15,56 *10³ Н

 

2. Максимальная нагрузка на основе динамической теории А.С.Вирновского с учетом собственных колебаний колонны штанг определяется по формуле

 

Р_мах = Р_ш +  Р_ж +  Р_ж +1/3*а*D_пл/d_ш            *( Р_ш + 0,3έ Р_ж)*                   +а²*

* Sω²/2g *  Р_ш * (1 - ψ/2 ) * (а₁ - 2λ / ψS)                                                (5)

 

Входящие  в формулу величины имеют следующие  значения;

Р_ш - полный вес колонны штанг; Р_ж - вес столба жидкости между плунжером и штангами, определяемый из выражения

 

Р_ж = ρ_жg (F_плL - f₁l₁ - f₂l₂) = 853/10⁴ * 9.81(8.04*1312 - 2.83*498.6 - 2.01*813.4) = 6.35*10³ Н

 

Р_ж - вес столба жидкости от приема насоса до динамического уровня, который равен нулю, так как уровень находится у приема насоса; d_ш - средний диаметр колонны насосных штанг, эквивалентный диаметрам двухступенчатой колонны с учетом их процентного соотношения, следовательно,

 

d_ш = (16*62 + 19*38)/100 = 17,14 мм

λ - удлинение  штанг от веса столба жидкости, определяемое по формуле

 

λ = F_пл  ρ_ж gL² / Ef_ш = 8,04*853*3,81*1312²/0,21*10¹²*2,31 = 0,239 м,

 

где средняя  площадь поперечного сечения  колонны штанг = 2,31 см²; а и а₁ - коэффициенты, зависящие от кинематики станка- качалки: коэффициент а - отношение угла поворота кривошипа π/2 к углу его поворота φ (считая от начального неподвижного положения), при котором скорость достигает максимума. Для 7СК8 - 3,5 - 4000 при S=2,1м а=1,15; коэффициент а₁ определяется из равенства