Практическая работа № 23

Тема: Расчет рационального режима подъема скважинного оборудования при подземном ремонте скважин

Цели работы:

- формирование представления о характере изменения параметров установки при подъеме оборудования;

- формирование знания о необходимости изменения скорости подъема и степени использования мощности двигателя.

- формирование умений производить расчет рационального режима подъема.

Общие сведения

Во время операции подъема скважинного оборудования необходимо стремиться к максимальному сокращению затраченного времени. Машинное время на подъем оборудования зависит от мощности двигателя подъемной установки и скорости подъема. Потребная мощность определяется по формуле:

где , м/с – скорость движения крюка,

Q, кН– нагрузка на крюке вместе с талевой системой

η_д - КПД двигателя (берется в пределах 0,5…0,65 в целях обеспечения благоприятных условий работы двигателя).

Из соотношения видно, что скорость подъема будет тем больше, чем больше мощность двигателя подъемной лебедки. Но так как мощность двигателя ограничена необходимо более полно ее использовать, изменяя скорость подъема.

По мере подъема труб из скважины нагрузка на крюке уменьшается, мощность и КПД при этом не изменяются. Таким образом для более полного использования мощности, необходимо увеличивать скорость подъема. Если учесть, что

Q = q L,

то уравнение имеет вид:

; ;

где q, кг/м - вес одного метра колонны

L - длина колонны

выражение = α можно принять неизменным,

и тогда = α L – это уравнение выражается графиком построенным в координатах в виде прямой ОВ, проходящей через начало координат.

Полное время подъема труб длиной L, изобразиться площадью треугольника ОLВ (рис. 23.1) в случае, если скорость будет изменяться непрерывно

Т_ид

это время считается идеальным

Рисунок 23.1

В подъемных установках для изменения частоты вращения барабана лебедки имеются коробки перемены передач. Эти устройства обеспечивают ту или иную степень использования мощности установки подъемной.

Допустим, что лебедка имеет только одну постоянную скорость подъема, т. е. - величина постоянная, тогда график подъема предстанет горизонтальной прямой АВ, а время подъема будет равно площади прямоугольника OLBA, следовательно, степень использования мощности будет равна:

К_l ;

К_l= =0,5

где Т_факт - фактическое время подъема при наличии одной скорости.

При наличии у подъемных установок большого количества скоростей степень использования мощности будет определяться по следующей общей зависимости:

;

; n =2;

; n =3;

; n =4;

; n =5.

где n - число скоростей в коробке перемены передач.

Из изложенного выше можно сделать вывод, что чем больше имеется передач, тем выше степень использования мощности двигателя, а идеальными условиями подъема является бесступенчатое непрерывное изменение скорости подъема.

Ход решения задачи

Исходные данные:

- L=1250 м

- ρ_ж=1100 кг/м

- колонна НКТ dхq =73х96,2

- D_б=0,42 м

- ₁=0,51 м*с^-1

- ₂=0,97 м*с^-1

- ₃=1,6 м*с^-1

- ₄=2,65 м*с^-1

- колонна штанг dхl=19х900 и 22х350

- N_д=79,4 КВа

- Q_тс=2,88 КН

Максимальная нагрузка на крюке с учетом веса жидкости и штанг;

Q_мах= qL+Р_ш+Р_ж

Q_мах=96,2*1250+(28,9*900+31,7*350)+1100*9,8*1250*0,785*0,038²=174519 Н

Натяжение на подвижном конце каната на первой передаче:

Р₁= кН

Число рабочих струн в оснастке:

i= = =2,9 оснастка 2х3

Число струн-4

КПД двигателя установки η_д=0,65

КПД талевой системы η_тс=0,92

Длина одной трубы (свечи)-10 м

Нагрузка на крюке на каждой передаче:

Q_кр4=i_тсη_тсР₁ кН

Q_кр3= кН

Q_кр2= кН

Длина колонны, поднимаемой на каждой передаче:

L₄= = м;

где q= Н/м;

L₃= = м;

L₂= = м.

С учетом того, что каждая труба имеет длину 10 м, общее число труб в колонне

Z= ,

поднимаемых на первой передаче:

Z- ;

на второй передаче:

Z₂-Z₃=90- ;

на третьей передаче:

Z₃-Z₄=54- ;

на четвертой передаче:

Z₄=31.