3.1. Выбор оборудования шгну и определение параметров работы насоса

По диаграмме А.Н. Адонина [2] на пересечении проекций Q =10 т/сут = 12,3 м³/ сут и H_сп = 1100 м находим СК-4-2,1–1600 и диаметр насоса 28 мм. При глубине меньше 1200 м следует выбрать невставной насос. Выбираем НН2С- 28-21-12.

Насосы НН2С предназначены для откачивания из нефтяных скважин маловязкой жидкости с содержанием механических примесей до 1,3 г/л. НН2С – невставной с ловителем, с составным, ( втулочным) цилиндром.

Для НН2С – 28 требуется НКТ 484 мм.

По табл. 2.1 [3] выбираем штанги из углеродистой стали (σ_пр = 70 МПа) диаметр 16 мм.

Режимные параметры 5СК4- 2,1-1600 по ГОСТ 5866

Ѕ_а = 0,84; 1,26; 1,68; 2,1 м – длина хода полированного штока.

Число качаний, Һ = 5 – 15 мин ˉ ¹, табл. 6.3 [4].

Редуктор Ц2Н-500 имеет передаточное число 38 и диаметр шкива – 630 мм.

Для обеспечения продолжительной работы СК следует принять максимальную длину хода и найти по диаграмме А.Н. Адонина максимальную производительность насоса диаметром 28 мм, которая может быть получена при работе станка – качалки на максимальных параметрах.

По диаграмме находим Q_mах = 21 м³/сут.

При длине хода S_max = 2,1 м, число качаний находим по формуле:

, (3.1)

где n_max – максимальное число качаний по характеристике станка – качалки;

Q_ф – фактический дебит скважины;

Q_max – максимальная производительность насоса при работе на максимальных параметрах.

.

Определим параметры работы насоса аналитическим методом, исходя из минимума напряжений в штангах.

Зададимся стандартными значениями S_а и n и по формулам (3.2) – (3.5) определим F_пл и D_пл и составим табл. 3.2.

Для получения минимума напряжений в штангах основные параметры работы насоса находятся между собой в следующей зависимости:

; (3.2)

, (3.3)

где q_ср – масса 1 п .м одноступенчатых штанг, 1,616 кг для штанг диаметром 16

мм, табл. 10.1 [1].

Площадь сечения плунжера находим по формуле:

, (3.4)

где Q – производительность насоса, м³/сут;

S – длина хода сальникового штока, м.

Диаметр плунжера находим по формуле:

. (3.5)

Длина хода точки подвески штанг, соответствующие число качаний, площади и диаметр плунжер.

Таблица 3.2

№ реж	S,м	n	F пл, см²	Dпл, см
1	0,84	19,7	8,18	3,23
2	1,26	15	7,16	3,02
3	1,68	12,4	6,49	28,8
4	2,1	10,7	6,02	27,7

Таким образом, исходя из табл. 3.2 видно, что наиболее приемлемыми режимами работы насос является 3-й и 4-й.

Для выбора оптимального режима определим максимальные значения нагрузок в точке подвеса штанг по формуле:

, (3.6)

где L – глубина спуска насоса, м ;

b =(ρ_ш - ρ_ж)/ρ_ш – коэффициент облегчения штанг в жидкости ;

ρ_ш, ρ_ж – плотность материала штанг и жидкости соответственно;

- фактор инерционных нагрузок;

g – ускорение свободного падения.

Наиболее выгодным режимом будет 4-й, при котором P_max = 23,8 кН наименьшая. Минимальную нагрузку найдем по формуле:

, (3.7)

Определим максимальное и минимальное напряжения по формуле:

, , (3.8)

где - площадь поперечного сечения штанг.

,

.

_{Для выбора материала штанг определяем σпр:}

_(3.9)

где амплитудное значение напряжения в асимметричном цикле. (3.10)

,

.

_{По таблице 2.4 [3] выбираем штанги из стали марки 40для некоррозионных условий, σпр доп = 70 МПа.}

_{Коэффициент запаса прочности штанг составит:}

_(3.11)

_{σт – предел текучести материала штанг.}

_{Определим необходимое число качаний при использовании стандартного диаметра плунжера ( для 4-го режима это будет 28 мм) по формуле:}

_(3.12)

_{где nр – расчётное число качаний;}

_{Dр – расчётный диаметр плунжера;}

_{Dст – стандартный диаметр плунжера.}

Для насоса НН2С-28-21-12 допустимы длина хода 2,1 м и глубина спуска 1100 м. Диаметр НКТ 484 мм. Определим диаметр шкива электродвигателя для нестандартного числа качаний по формуле:

, (3.13)

где – число качаний в мин;

–диаметр шкива редуктора;

–передаточное число редуктора;

–частота вращения вала электродвигателя, мин ־¹.

.

Таким образом, в результате аналитического расчёта мы не изменили диаметр насоса и НКТ, и материал штанг, увеличили число качаний с 9 до 10,6 мин־¹.