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:
UВ =UН
UВ =(РЖ+РШ)S - GS
UН = - РШ S+GS
Приравняв правые части выражений, получим:
G=(РЖ+РШ)/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