РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ХОДА ПЛУНЖЕРА И ДЛИНЫ ХОДА ПОЛИРОВАННОГО ШТОКА

 

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)

цд = wLs/a,                                        (2.72)

где а = 4900 - скорость звука в штанговой колонне, м/с; га = 2пп - частота вращения вала кривошипа, с"1.

При ид ^ 0,4 режим работы установки считается статическим, а при ид > 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:

5Ш = Sn - X,                                   (2.73)

где

Х = К + К~                                  (2.74)

сумма упругих деформаций штанг Хщ и труб ?ц., вызванных действием нагрузки от веса жидкости в НКТ. Они вычисляются по следующим формулам:

К =

 (2.75)

 (2-76)

где 8j - доля длины штанг с площадью поперечного сечения fmj в общей длине штанговой колонны LH; fT - площадь поперечного сечения по телу подъемных труб, м2; Е - модуль упругости материала штанг (для стали Е = 2-Ю5 МПа).

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

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

Формула АзНИПИнефти

S = (5П + Х)/[1 + т(цд)2/2],                    (2.77)

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 (2.77) справедлива при цд < 0,5 для двухступенчатой колонны штанг, учитывает вынужденные колебания последней и имеет вид

S = (5П + А,)[со8ЦД1-со8Цд2 - sin^i-sinn^/ntf/Znii],        (2.78)

где цд1 = (olmi/d; цд2 = alm2/d. Здесь /ш1, /ш2 - длина ступеней колонны штанг с площадями поперечного сечения fm\ и /Ш2 соответственно.

Для частного случая колонны штанг постоянного сечения (т.е. одноступенчатой) формула (2.78) переходит в формулу Л.С. Лейбензона

Sm = (5П + А.)-со8М.д.                             (2.79)

Формулы (2.78),  (2.79) могут применяться для 0,2 < цд <

1,1.

При расчете упругих деформаций ступенчатой колонны штанг необходимо изменить значение скорости звука а, входящее в зависимость (2.72). Для одноразмерной колонны штанг а = 4600 м/с, для двухступенчатой 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

 hL[/ a),              (2.80)

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