Установление режима работы ШСНУ с учетом влияния деформации штанг и труб для скважины №796 Серафимовского месторождения

курсовая работа

3.1 Расчет потерь хода плунжера и длины хода полированного штока

Почти во всех скважинах фактическая производительность глубинно-насосных установок ниже расчетной, что обусловлено:

-упругим удлинением и сокращением штанг и труб;

-недостаточным заполнением жидкостью цилиндра насоса;

-изменение объемов нефти и воды;

-утечкой жидкости через клапаны насоса и неплотности в НКТ /4/.

При работе насоса колонны штанг и труб периодически подвергаются упругим деформациям от веса жидкости, действующей на плунжер. Кроме того, на колонну штанг действуют динамические нагрузки и силы трения, вследствие чего длина хода плунжера может существенно отличаться от длины хода полированного штока.

Силы, действующие на узлы ШСНУ, принято делить на статические и динамические по критерию динамического подобия (критерий Коши)

(3.1)

где a=4900-скорость звука в штанговой колонне, м/с; щ=2рn-частота вращения вала кривошипа, с-1.

При мд?0,4 режим работы установки считается статическим, а при мд>0,4 режим работы - динамическим.

Для статических режимов силы инерции не оказывают практического влияния на длину хода плунжера, и длину хода полированного штока вычисляют по следующей формуле:

, (3.2)

где - сумма упругих деформаций штанг лш и труб лт, вызванных действием нагрузки от веса жидкости в НКТ. Они вычисляются по следующим формулам:

(3.3)

(3.4)

где еi - доля длины штанг с площадью поперечного сечения fшi в общей длине штанговой колонны Lн; fт - площадь поперечного сечения по телу подъемных труб, м2; Е - модуль упругости материала штанг (для стали Е=2•105 МПа).

Если колонна насосно-компрессорных труб заякорена у насоса, то лт=0.

Тогда суммарное упругое удлинение труб и штанг /4/:

где d- диаметр плунжера, м; сж-плотность откачиваемой жидкости, кг/м;

g-ускорение свободного падения, м/с2.

При динамическом режиме работы длину хода полированного штока можно определить по следующим формулам.

Формула АзНИПИнефти:

(3.5)

где т - коэффициент, учитывающий влияние силы инерции массы столба жидкости на упругие деформации штанг. Коэффициент т, рассчитанный А. Н. Адониным, имеет следующие значения:

Условный диаметр насоса, мм ……………………….………43 55 68 93

Коэффициент т ……………………… …………………….1 1,5 2,0 3,0

Формула (3.5) справедлива при мд?0,5 для двухступенчатой колонны штанг, учитывает вынужденные колебания последней и имеет вид:

(3.6)

где Здесь lш1, lш2 - длина ступеней колонны штанг с площадями поперечного сечения fш1 и fш2 соответственно.

Для частного случая колонны штанг постоянного сечения (т.е. одноступенчатой) формула (3.6) переходит в формулу Л. С. Лейбензона:

(3.7)

Формулы (3.6), (3.7) могут применяться для 0,2?м?1,1.

При расчете упругих деформаций ступенчатой колонны штанг необходимо изменить значение скорости звука а, входящее в зависимость (3.1). Для одноразмерной колонны штанг а=4900 м/с, а для трехступенчатой а=5300 м/с.

Все приведенные формулы не учитывают влияния гидродинамического трения на ход плунжера. Этого недостатка лишена формула А. С. Вирновского:

где h - константа трения, равная 0,2ч1,0 с-1.

Среднее уменьшение подачи насоса из-за упругого удлинения труб и штанг в долях от его условно теоретической производительности Qут:

,

и в долях от фактического дебита Qф:

,

где qл-среднее уменьшение подачи насоса из-за упругого удлинения труб и штанг, м3/сут; л-суммарное упругое удлинение труб и штанг, м; S-длина хода полированного штока, м; б-коэффициент подачи насоса /4/.

Делись добром ;)