Выбор оборудования для штанговой насосной установки.

Основное назначение уравновешивающего устройства – накопление потенциальной энергии при ходе штанг вниз и отдаче её при ходе вверх. Потенциальная энергия превращается в работу, которая вместе с работой, совершаемой приводным двигателем, расходуется на перемещение точки подвеса штанги вверх. Задача уравновешивания привода скважинного насоса сводиться к определению таких параметров уравновешивающего устройства, которые в зависимости от условий работы установки позволили бы создать оптимальный режим работы двигателя и обеспечили бы приемлемые энергетические показатели установки.

Балансированный станок-качалку уравновешивают грузами, устанавливаемыми на балансире или кривошипе.

При выборе масс грузов в качестве критерия уравновешенности принимают следующие условия.

Работа, совершаемая двигателем при ходе штанг вверх и вниз, в течении двойного хода, постоянна:

U_В =U_Н

U_В =(Р_Ж+Р_Ш)S - GS

U_Н = - Р_Ш S+GS

Приравняв правые части выражений, получим:

G=(Р_Ж+Р_Ш)/2

где G – вес уравновешивающего груза.

Таким образом, вес уравновешивающего груза должен быть равен сумме весов колонны штанг в жидкости и половине веса столба пластовой жидкости, находящейся над плунжером скважинного насоса.

Выбор оборудования для штанговой насосной установки

Первый этап - определение (выбор) насоса. Задаваясь его произ­водительностью, определяют с учетом коэффициента наполнения, равного 0,8, его диаметр при различных сочетаниях длин ходов числа двойных качаний п. Последние определяют по паспорту станка-ка­чалки, если он уже установлен на скважине, либо назначают с учетом параметров балансирных станков-качалок.

При этом необходимо стремиться к возможно большей длине хода плунжера насоса, так как это позволяет применять насос меньшего диаметра (меньше величины утечек, меньше силы трения) и умень­шает число циклов нагружения штанг (это также увеличивает их дол­говечность).

Второй этап - подбор колонны штанг. Определив диаметр насо­са, длину хода плунжера и число качаний, определяют (подбирают) конструкцию колонны штанг, после чего подсчитывают деформацию колонны.

Третий этап - выбор колонны труб. Трубы, как правило, подбира­ют из конструктивных соображений, исходя из типа насоса - встав­ного или трубного. После чего их проверяют на прочность. Желатель­но применять равнопрочные трубы с высаженными концами, обеспе­чивающие максимальную глубину спуска насоса. Подобрав колонну труб, определяют ее деформацию при работе насоса.

Четвертый этап - выбор типа станка-качалки. По результатам пер­вых грех этапов определяют необходимую длину хода точки подвеса штанг с учетом деформации штанг и труб, а также максимальную на­грузку на полированный шток. На основании этих данных подбирают станок-качалку, удовлетворяющий требуемым параметрам. Если такого станка нет среди применяемых моделей (например длина получается завышенной), повторяют первые два этапа, задаваясь маркой насоса, обеспечивающего необходимую производительность.

Выбранный станок-качалка должен обладать некоторым запасом максимальной величины нагрузки в точке подвеса штанг, в длине хода и числе качаний, чтобы впоследствии при эксплуатации скважин была возможность изменять их как в сторону уменьшения, так и увеличе­ния.

После выбора модели станка-качалки рассчитывают уравновеши­вание и проверяют соответствие необходимого максимального кру­тящего момента паспортному его значению.

Тип наземной части установки определяется, исходя из условий ее работы. Балансирные станки-качалки с балансирным уравновеши­ванием используют на мелких скважинах с небольшим числом кача­ний. Наиболее универсальны установки с роторным и комбиниро­ванным уравновешиванием.

Пятый этап- выбор приводного электродвигателя. Для этого, зная тангенциальное усилие на пальце кривошипа, определяют мощность приводного двигателя, частота вращения вала которого назначается исходя из передаточного отношения редуктора и клиноременной пе­редачи.

Выбор оборудования и режимов работы по изложенной выше ме­тодике - сложная и трудоемкая задача, для решения которой А.Н. Адониным была составлена диаграмма (рис. 13, 14). Для станков - ка­чалок по ГОСТ 5866-66. Диаграмма дает возможность быстро подби­рать оборудование по заданным значениям дебита и высоты подъема жидкости.

Диаграммы построены на основе следующих исходных данных:

- плотность откачиваемой жидкости принята равной 900 кг/м³;

- динамический уровень находится у приема насоса;

- коэффициент наполнения насоса равен 0,85.

Сплошные ломаные линии указывают границы зон применения станка-качалки одного типа, а пунктирные - границы областей в этих зонах.

Каждой зоне области соответствует насос (плунжер) определен­ного диаметра в мм (на диаграмме показан цифрой в кружке).

При подборе оборудования глубиннонасосной установки и режи­ма его работы сначала определяют тип станка-качалки и диаметр плунжера глубинного насоса, которые находят пересечением проек­ций дебита и глубины спуска насоса на осях Q и Н.

Тип насоса определяют в зависимости от глубины подвески. При глубинах больше 1000 м следует применять вставные насосы.

Лекция № 6