Fпл – площадь поперечного сечения плунжера;

S – длина хода полированного штока, м;

η = 0,8 – КПД станка-качалки;

1440 – число минут в сутках, 24·60 = 1440 мин;

ρсм – плотность смеси.

n = == 4,855 » 5 кач/ мин.

9. Площадь поперечного сечения плунжера:

Fпл = , м2, (13. стр. 111) (3.5)

где dп – диаметр насоса, dп = 57 мм.

Fпл = = 0,00255 м2

10. Определяем необходимую мощность и выбираем тип электродвигателя для привода СК:

N = ,(13, стр. 133)(3.6)

где ηн = 0,9 – КПД насоса;

ηск = 0,82 – КПД станка-качалки;

η = 0,7 – коэффициент подачи насосной установки;

К = 1,2 – коэффициент степени уравновешенности станка-качалки;

Н – динамический уровень;

ρсм – плотность смеси, кг/ м3;

n – число качаний в минуту;

Sшт – длина хода полированного штока, м;

Dпл – диаметр плунжера насоса

N ==33,88 кВт

11. По полученной мощности двигателя N = 33,88 кВт подбираем тип двигателя по справочнику АОП2 – 82 – 6. Параметры двигателя: номинальная мощность

Рн = 40 кВт; частота вращения вала 980 об/ мин; КПД – 91,5 %; cos j = 0,89;

Мпуск / Мном = 1,8; Ммакс / Мn = 2,2; Iпуск / In = 7,5. (13, стр.255)

3.5 Определение экстремальных нагрузок, действующих на головку балансира

1. Вычисляем критерий Коши:

j = , (13, стр.117) (3.7)

где n – число качаний балансира в минуту;

L – глубина спуска насоса, м;

а – скорость звука в колонне штанг, м/с – для одноступенчатой колонны, а = 4600 м/с;

j = == 0,102

2. Максимальная нагрузка, действующая на головку балансира:

Ртах = Рж + Рш*, (13, стр. 117) (3.8)

где Рж – вес столба жидкости над плунжером;

Ршт – вес колонны штанг;

в – коэффициент потери веса штанг в жидкости;

S – длина хода полированного штока, м;

n – число качаний балансира в минуту;

- коэффициент, учитывающий вибрацию штанг;

3. Коэффициент потери веса штанг в жидкости:

в = , (13, стр. 115) (3.9)

где ρшт = 7850 кг/ м3 – плотность штанг;

ρж = 875 кг/м3 – плотность нефти;

в = = 0,89

4. Коэффициент, учитывающий вибрацию штанг:

j = = 5,850 (5, стр. 193) (3.10)

tgj = 5,850 = 0,1025;

5. Вес колонны штанг в жидкости:

Ршт = qср*L (13, стр.115 ) (3.11)

q ср = q*g, (13, стр. 115) (3.12)

где q = 2,35 кг – масса 1 м штанг d = 19 мм;

g = ускорение свободного падения;

qср = 2,35*9,81 = 23,05

Ршт = 23,05*900 = 20745 Н

6. Вес жидкости в трубах:

Рж = Fпл*L*ρсм* g, (13, стр. 115) (3.13)

где Fпл – площадь сечения плунжера;

Рж = *900*1018*9,81 = 22923,4 Н

Ртах = = 42114 Н » 42кН

7. Минимальная нагрузка на головку балансира:

Ртiп = Ршт* (5, стр.193) (3.14)

Рmin = 20745*= 17923.6 Н » 17 кН

Определяем максимальное напряжение цикла:

sтах = , МПа, (13, стр. 123) (3.15)

где fшт – плошадь поперечного сечения штанг dшт = 19 мм

ѓшт = , м2,

ѓшт = = 2,8*10-4 м2

sтах = = 150,4 МПа

Минимальное напряжение цикла:

sтin = МПа; (13, стр. 123) (3.16)

sтin = = 64 МПа

10. Амплитудное напряжение цикла:

sа = МПа, (13, стр. 123) (3.17)

sа = = 43,2 МПа

11. Среднее напряжение цикла:

sср = , МПа (13, стр.122) (3.18)

sср = = 107,2 МПа

12. Приведенное напряжение цикла:

sпр = , МПа (13, стр. 123) (3.19)

sпр = = 80,6 МПа

Полученное значение приведенного напряжения удовлетворяет требованиям используемой колонны штанг диаметром d = 19 мм с приведенным напряжением sпр = 90 МПа, из условия sпр £ [sпр].

3.6 Расчет на прочность стеклопластиковых штанг

С целью определения нагрузок, возникающих в точке подвеса штанг, произведём расчет на прочность комбинированной колонны из стальных и стеклопластиковых штанг. Расчет будем вести согласно “Методики расчета колонны штанг из композиционного материала для ШСНУ”, разработанной ВНИИнефтемаш 24.07.1994.

Исходные данные для расчета:

Номер скважины № 1696

Глубина подвески насоса Ннас = 1200м

Длина хода сальникового штока S = 0,9 м

Число качаний балансира п = 5мин-1

Средняя масса 1м колонны СПНШ тспнш = 1,05 кг

Средняя масса 1м колонны стальных штанг тст = 2,35 кг

Диаметр плунжера Дпл = 32 мм

Диаметр штанг dшт = 19 мм

Внутренний диаметр НКТ Двн = 62 мм

Плотность жидкости r ж = 1090 кг/м3

1. Для вычисления максимальной нагрузки в точке подвеса штанг Ртах воспользуемся формулой Слоннеджера

Ртах=(Ршт + Рж )*(1 + S *п/137), Н (5, стр. 193) (3.20)

где: Ршт - вес колонны штанг, Н

Рж - вес столба жидкости, Н

S- длина хода сальникового штока, м

п - число ходов, мин-1

2. Вычислим вес колонны штанг Ршт

Ршт=Ннас* g*(тспнш* ? + ? *тст)= 1200 * 9,81 * (1,05*0,5 + 0,5 * 2,35) = 20012,4 Н

3. Найдем вес столба жидкости Рж

Рж=Fпл*Ннас*r ж *g (13, стр.121) (3.21)

где : Fпл= p/4*Дпл2=p/4*(32*10-3) 2=8,01*10-4 м2

Рж=8,01*10-4*1200*1090 *9,81=10314,5 Н

Вычислим Ртах;

Ртах=(20012,4 + 10314,5)*(1 + 0,9 *5/137)=31323 Н