Добив на нефт от кладенец
/images/Shapka_01.jpg "Добив на нефт от кладенец")
Уфимски държавен петролен технически университет Институт за допълнително професионално образование Исламов М.К. Добив на нефт от кладенци Електронен учебно-методичен мултимедиен комплекс 2-ро издание, преработено
5.6 Режими на работа на сондажната сонда за сондаж
В зависимост от някои технологични характеристики на работата на SSPU се разграничават статични и динамични режими на нейната работа.
При статични режими на работа на инсталацията динамичните компоненти в общия товар, действащ върху прътовата колона, са малки и не оказват съществено влияние върху работата на цялата система. Ако динамичните компоненти са значителни по големина, те водят до значителни разлики в работата на SHNU. Режимите на работа на инсталацията, при които динамичните компоненти са значими, се наричат динамични.
Критерият за оценка на режима на работа на инсталацията е параметърът на динамичното сходство, наречен параметър на Коши - φ (μ):
| φ = ωH / α | (5,9) |
където ω е ъгловата скорост на въртене на манивелата, 1/s;
Н— дължина на прътовата колона (дълбочина на спускане на помпата), m;
α е скоростта на звука в низа на пръта, m/s.
Скоростта на звука зависи от конструкцията на прътовата струна и може да се приеме: за едномерна струнаα= 4600 m/s;
за двуизмерна колонаα= 4900 m/s;
и за триизмерен - 5300 m / s.
Параметърът на Коши може да се използва за разделяне на режимите на работа на инсталацията на статични и динамични. Съвсем очевидно е, че за такова разделяне е необходимо да се вземе определена числена стойност на параметъра на Коши. Да приемем, че статичните режими включват тези, за които динамичният фактор е по-малък от 0,5, и задинамични — тези, за коитоm >0,5.
Натоварвания, действащи върху низа на пръта
За да определите натоварванията, действащи върху низа на пръта (в TFS) по време на цикъла на изпомпване, разгледайте диаграмата, показана на фиг. 5.12. Като цяло, следните натоварвания действат върху низа на пръта (при ход нагоре):
1. От собствената гравитация на пръчките в сместа (течността) -Gsh T.cm.
2. От гравитацията на сместа (течността) в тръбната колона - Gcm t.
3. От налягането върху устието на кладенеца в тръбната колона -Gpy.
4. От триенето на прътовата колона върху тръбопровода, буталото в цилиндъра, както и от хидродинамичното триене на добива в тръбите - GTr (при движение нагоре), GT'p (при движение надолу).
Посоката на тези сили съвпада с посоката на ускорението на свободното падане. В допълнение към тези сили върху прътовия низ (бутало) действат следните сили с обратен знак:
5. От налягането в пръстена на кладенеца - Grz.
6. От силата на тежестта на течността (сместа) в пръстена—GcMz. Когато прътите (буталото) се движат нагоре, смукателният клапан е отворен, а изпускателният клапан е затворен и натоварването, действащо върху буталото (прътите) от тръбите (тръбите) GT, е както следва (вижте Фиг. 5.15):
| Gt = Gsm.t +Gpy, | (5.10) |
и от страната на пръстена G3:
| Gz = (Gsm.z + Grz). | (5.11) |
Когато прътите (буталото) се движат надолу, изпускателният клапан е отворен, а смукателният клапан е затворен и натоварванията, действащи върху буталото (прътите) както от тръбопровода (тръбите) GT, така и от пръстена G3, са равни на нула. По време на този ход (впръскване) товарът (GT - G3) действа върху колоната от тръби (тръби).
Обсъдените по-горе сили са преобладаващи в статикатарежим на работа на инсталацията. В динамичния режим, освен разгледаните, значими са следните сили:
По този начин, по време на хода нагоре, максималното натоварване, действащо в TPS, е както следва:
При движение надолу натоварването, действащо в TPSh, е минимално и е както следва:
| Gmin, \u003d Gpcs.cm - G’tr- Gin- Gvib | (5.13) |
По време на хода надолу натоварването (GT - G3) действа върху тръбната колона, тъй като смукателният вентил е затворен, а изпускателният вентил е отворен.
Основи на изчисляване на въжета
Опитът от експлоатацията на SHNU показва, че в значителен брой случаи разрушаването на прътовите колони се дължи на умора на метала, причинена от продължителното действие на циклични, променливи по величина (а понякога и по знак!) Натоварвания. Разрушаването на прътите от умора се улеснява и от самите продукти за кладенеца, които съдържат корозивни компоненти. Силите и напреженията в произволно сечение на прътовата колона се променят циклично.
Изчисляването на прътовия низ се състои в определяне на необходимия брой стъпки, диаметъра и дължината на прътите на всяка стъпка, както и марката стомана. Избраният дизайн трябва да осигури безпроблемна работа на помпения агрегат с планираното захранване и с минимални разходи.
При изчисляване на прътови колони трябва да се спазват следните изисквания:
1. Колоната трябва да има достатъчна якост на умора.
2. Да има минимално тегло.
3. Да имат малка деформация (минимална загуба на ход на буталото поради еластични деформации).
4. Имат възможно най-ниска цена (при избора на клас стомана за пръти трябва да се има предвид, че прътите, изработени от легирана стомана и термично обработени, са по-скъпи от тези от въглеродна стомана).
Има няколко метода за изчислениепрътов низ, най-простият от които се основава на изчисляването на действителното напрежение в прътите σf (като правило, в точката на окачване на прътите) и сравняването му с максимално допустимото за тези пръти [σst] (диаметър и клас стомана). Този метод може да се приложи за плитки дълбочини на изпомпване, когато се използва едностъпален прътов низ. Практическото приложение на този метод е ограничено.
За по-голяма дълбочина на спускане се използват стъпаловидни прътови колони, състоящи се от две или три стъпала.
Понастоящем в домашната практика за производство на масло изчисляването на прътовите струни се извършва, първо, според условието за осигуряване на якост на умора, т.е. намалените напрежения във всяка произволна секция на колоната σpr i не трябва да надвишават максимално допустимите стойности на напрежението за избрания материал на пръта при тези работни условия:
| σpr i |