Нефтепромысловые машины и механизмы

Диаметры штанг не обозначены цифрами, но точки, соответствующие диаметрам штанг 5/s" (16 мм), ZU" (19 мм), 7/8" (22 мм) и 1" (25 мм), расположены сверху вниз на пунктирных линиях с диаметрами насосов.

Система точек I I выражает сочетание чисел ходов в минуту (по горизонтали) балансира станка-качалки и длин ходов S (по вортпкали). Диапазон изменения чисел ходов от 6 до 18, а длин ходов от 0,45 до 3,0 м.

Рис. 147. Номограмма Я. А. Грузинова для расчета колонны штанг.

Система линий I I I вспомогательная и служит для расчета стунончатых колонн. Расстояния между этими линиями и осью ординат выражают изменения приведенного напряжения R n при переходе от одной ступени к другой.

Рассмотрим пример пользования номограммой. Требуется опре­ делить количество и размеры ступеней колонны штанг при следующих

4)число ходов в минуту станка-качалки п = 12,

5)длина хода S = 1,8 м.

Выбираем нижнюю ступень колонны диаметром 3/4" (19 мм). Соединяем точку О номограммы с точкой на линии насоса диа­ метре 38 мм. Из точки а пересечения эт°й линии с вертикально 1920 .и

асс горизонтальной линией, характеризующей заданное приведенное напряжение R n = 9 кГ/мм2.

От точки с по вертикали 1100 м откладываем cd = bd" , т. е. расстояние по линии, характеризующей выбранное напряжение от оси ординат до линии 3U" системы III . Из точки d снова проводим линию, параллельную ас, до пересечения в точке е с горизонтальной линией В п = 9 кГ1мм%. Из точки е откладываем вниз отрезок с/ = = bd", а затем из точки / проводим линию /Ь, параллельную ас. В результате построения получим три ступени: длина первой, считая снизу, ступени h = 1920—1100 = 820 ж, длина второй h = 1100— —530 = 570 м и длина третьей ступени /з = 530 м.

Таким образом, с достаточной для практики точностью быстро рассчитывают колонну штанг без сложных вычислений.

§ 90. Утяжеленный низ колонны штанг

Изучение многих обрывов штанг при работе глубинных насосов показало, что наиболее часты обрывы в верхней и в нижней частях колонны и редки в средней части. Обрывы штанг в верхней части колонны происходят при работе насосов малых диаметров (28— 44 мм), а в нижней части при работе насосов больших диаметров (70—120 мм).

Между тем теоретически в нижней части колонны штанги менее нагружены и, следовательно, обрывы маловероятны. Обрывы штанг в нижней части колонны обусловлены продольным изгибом, что п приводит к возникновению изгибающих напряжений и заметному увеличению амплитуды напряжений оа. По-видимому, для перемеще­ ния вниз плунжера в цилиндре насоса большого диаметра требуется значительно большая сила, чем для плунжера малого диаметра, из-за гидравлических сопротивлений при прохождении жидкости через клапан. Это особенно заметно при большом числе ходов и длинном ходе плунжера. Кроме того, сила трения плунжера о цилиндр с увеличением диаметра возрастает. Для устранения продольного изгиба нижней части колонны штанг И. Л. Фаерманом предложено применять утяжеленный пиз, т. е. нижние штанги применять боль­ шего сечения с тем, чтобы вес этой колонны был достаточным для преодоления сил трения плунжера.

Из анализа динамограмм работы насосных установок выявлено, что максимальная сила сопротивлений при движении плунжера

изгиба нормальной штанги в месте соединения ее с тяжелой штангой. Иначе из-за значительной разницы в жесткости тонкая штанга в месте соединения изогнется и вследствие дополнительных напряже­ ний от изгиба быстро сломается.

Обычно утяжеленный низ собирают из специальных штанг сплош­

Утяжеленный низ составляют из 6—7 штанг, которые соединяют с плунжером и обычными штангами при помощи переводных муфт.

При определении приведенных напряжений в колоннах штанг о утяжеленным низом учитывают вес низа.

НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫЕ ТРУБЫ

§ 91. Условия работы насосно-компрессорных труб

Насосно-компрессорные трубы применяют при всех способах эксплуатации нефтяных и газовых скважин: фонтанном, компрес­ сорном и глубиннонасосном (при добыче нефти штанговыми, электропогружными и гидропоршневыми насосами). Их применяют и при промывке песчаных пробок и гидроразрыве пласта.

При фонтанном и компрессорном способах эксплуатации трубы подвергаются растяжению от собственного веса, так как они свободно подвешены на устье скважины. При насосной эксплуатации трубы, кроме того, испытывают растягивающую нагрузку от веса жидкости, заполняющей их, и внутреннее давление. При эксплуатации гидро­ поршневыми насосами трубы испытывают, кроме того, давление си­ ловой жидкости, а при эксплуатации штанговыми насосами вес жидкости действует на трубы периодически, при каждом ходе плун­ жера насоса вниз.

При заклинивании плунжера штангового насоса приходится извлекать из скважины трубы с жидкостью и штангами; следова­ тельно, к собственному весу труб и весу жидкости добавляется вес штанг.

Насосно-компрессорные трубы истираются штангами, особенно в наклонно-направленных и искривленных скважинах, корродируют от действия пластовых вод и сероводорода. При спуске в искривлен­ ные скважины они подвергаются изгибу. При различных условиях работы труб следует учитывать сочетание нагрузок, действующих на них.

§ 92. Типы и размеры насосно-компрессорных труб

Металлургическая промышленность изготовляет насосно-компрес­ сорные трубы с муфтами по ГОСТ 633-50 гладкие и с высаженными наружу концами (рис. 148). На обоих концах труб имеется резьба для соединения их в колонну при помощи муфт. Каждая труба поставляется с навинченной на один конец муфтой, а на другой конец — предохранительным кольцом. Резьба муфты защищена ввинченным ниппелем и оцинкована (рис. 149, 150; табл. 31, 33).

Трубы с высаженными наружу концами равнопрочны по всей

и обведены светлой краской следующие клейма: марка стали, месяц