Штангалы винтті сорапты ондырыларды классификациясы

 

ВСШ ымалы жабдытары СК тізбегінен, сорап старторы жне роторынан, штанг тізбегінен жне СК тізбегіні тменгі бліктерінен трады (кмекші ымалы жабдытары) [4].

СК тізбегіні тменгі блігіндегі жабдытар ымаларды пайдалану шарттары бойынша келесі элементтер болуы ммкін:

- фильтр (сзгі);

- газ жне м сепараторлары;

- динамикалы якорь (анкер);

- центратор;

- кері клапан;

- сорап тірегі.

Шетелдік жне отанды практикада ВСШ кптеген схемалары жне типтік лшемдері белгілі, оларды тмендегідей трде топтастыруа болады:

- жетек трлері бойынша электр жетекті, клемдік гидрожетекті, газ озалтышты ондырылара бледі. Кеінен таралан номинальды айналу жиілігі 1000 айн/мин айнымалы токты асинхронды электр жетекті ВСШ. Электрозалтыш уаты 3÷100 кВт.

- жетекті кинематикалы схемасы бойынша ВСШ бір жне екі сатылы трансмиссия болып блінеді. Бір сатылы трансмиссия ременді, шынжырлы немесе тісті берілістерден жасалуы ммкін. Екі сатылы схемасы (бірінші саты-ременді беріліс, екінші саты-тісті беріліс) тез жрісті жетекші озалтышты олдануа ммкіндік береді.

Бір сатылы ременді трансмиссиялы жетектер схемасы кеінен олданылып жр:

- ременді беріліс трі бойынша жетектер - сыналы ременді жне тісті ременді болып блінеді.

Кп жадайлара ВСШ арапайым, кп атарлы сыналы ременді берілістер олданылады. Жетекші басты білігіні рылысы бойынша бтін жне жартылай білік трінде жинаталады.

Бтін білікті жина шынытырылан штокпен бірге жасалынады жне роторды тік баытта реттеу ммкіндігін азайтады. Сондытан жетекші білік жартылай трінде жасалаып, штока осылады.

Жетекші озалтышты орналасуы бойынша озалтыш осі тік жне клдене орналасуы ммкін. озалтышты тік орналасуы бір сатылы ременді трансмиссияа олайлы, клдене орналасу (озалтыш осі скважин осіне перпендикуляр орналасан кезде) тісті конусты берілісті жетектер шін.

Жетекші білікті жылдамдыын реттеу дістері бойынша ВСШ реттелетін жетекші озалтышты (электрлі немесе гидравликалы) жне трансмиссияны беріліс атынасы реттелетін жетектер болып блінеді.

Статорды бекітілу схемасы бойынша бырлы (статор СК тізбегіні соына резьба арылы бекітіледі) жне салынатын (статор Штанга арылы ротормен бірге тсіріледі жне СК тізбегіне арнайы лып кмегімен бекітіледі) винтті сораптара блінеді.

Шегендеуші бырлара СК тменгі блігіні бекітілу схемасы бойынша еркін жне якорлы жина трінде болады.

Сорапты кинематикалы схемасы бойынша екі вариантта жасалады: ішкі элементі айналатын (винтті) жне сырты элементі айналатын (обойма).

Винт айналатын типтік схема - конструктивтік жаынан да, пайдалану жаынан да арапайым, рі тиімді.

Сурет 6 – Ашабла кен орнындаы №218 ымасыны жер асты жабдыталуы

 

Ыма ішілік жне саалы жабдытарын тадау бойынша

Есептеу дістемесі

4.2.1. Винтті сорапты тадау (ЭВН)

Электр винтті сорапты ондыры жабдытарын тадау жмыстары ыма ішіндегі сйыты динамикалы дегейінен тменге тсіру тередігін анытаудан басталады. Тадауды бл сатысы баса сораптарды тадау трлері сияты болады.

Бл жерде винтті сорапты баса сораптардан ерекшелігі, динамикалы дегейден тмен бату тередігінде, яни сорапты абылдауында бос газды млшері жоары болса да сорап жмыс жасай береді. Бл крсеткіш 50 %-а жетуі ммкін.

Сорапты тсіру тередігін анытап боланнан кейін (яни, штанг тізбегі мен СК зындыы), тізбекті айналу жиілігіне жне де сорапты беріліс мніне сйкес винтті сорапты типтік лшемдерін анытайды.

Шыарылып жатан сорапты ондырылар ртрлі жмыс клемінде дайындалады, осыан байланысты паспортта крсетілген мліметтердегі сорапты берілісі 100 айн/минута те сорап роторыны айналу жиілігіне атысты болады.

Сол себептен берілген ыма німі шін айналу жиілігі ртрлі ротора ртрлі сораптар олданылуы ммкін. Негізінен 150-350 айн/минут аралыындаы айналу жиілігі тадап алынады. Егер, айналу жиілігі бл мннен тмен болса онда сорап арыны кптеп жоалады, ал бл мннен жоары болса, онда штанг тізбегінде йкеліс шыыны жоарылайды.

Сорапты тадап алынан типтік лшемдері бойынша сорап роторыны айналу моменті мен штанг тізбегіні йкеліс моменті аныталады, ал оларды осындысы жылтыратылан шток пен жетекші бастаы ажетті моментті анытайды. Жылтыратылан шток пен жетекші бастаы ажетті момент бойынша жетекші бас пен жетекші озалтышты тадаймыз.

Жылтыратылан штоктаы жоары айналу моменті бойынша штанг тізбегін есептейміз. Негізінен винтті сораптарда кп жадайда 22 мм болатын штангалар олданылады, ал айналу моменті бойынша болат маркасы тадалады.

Жетекші электр озалтышты тадау жмыстары жылтыратылан штоктаы айналу жиілігі мен уаты бойынша, сонымен бірге тадап алынан жетекші басты типтік лшемдеріні беріліс атынасын есепке ала отырып жргізіледі.

Винттік сораптарды тадау келесі есептеулер бойынша жргізіледі:

1. «ыма тбі - сорап абылдауы» аймаындаы оспаны тыыздыы аныталады:

r_см = [r_вb + r_н(1 - b)](1 - Г) + r_гГ, (63)

мндаы r_н – сепаратордан ткен мнайды тыыздыы, кг/м³; r_в – абат суыны тыыздыы, кг/м³; r_г – стандартты жадайдаы газды тыыздыы, кг/м³; Г – аымдаы клемдік газ рамы; b – абат сйыыны сулануы.

 

r_см =[1040*1 + 833*(1 – 1)] (1-0,2) + 1.05*0.2 =832,16 кг/куб

 

 

2. Берілген ыма німін амтамасыз ететін тптік ысымды анытаймыз:

р_заб = р_пл – Q/К_прод, (64)

мндаы р_пл – абат ысымы, МПа; Q – ыманы берілген німі; К_прод – ыманы німділік коэффициенті.

 

р_заб =12,98 – 60,01/14,6= 8,87 МПа

 

3. Сйыты берілген німділігі кезіндегі динамикалы дегей тередігін анытаймыз:

Н_дин = L_скв - р_заб/r_смg. (65)

 

Н_дин =1615 – 8,87*10⁶/832,16*9,81= 528,5 м

 

4. Сорап абылдауындаы ысымды анытаймыз. Сорап абылдауындаы газ млшері бізді аймата олданылатын сорап трі бойынша шектік рсат етілгеннен аспайды (мысалы, Г = 0,15):

р_пр = (1 – Г)р_нас, (66)

(абат сйыыны газдан ажыратылуы дрежесіні крсеткіші т = 1,0 байланысты боланда), мндаы р_нас – аныу ысымы.

 

р_пр =(1 – 0,15) 4,45 =3,78 МПа

 

5. Сорапты батыру тередігін анытаймыз:

L = Н_дин + р_пр/r_смg. (67)

 

L =528,5 + 3,78*10⁶/ 832,16*9,81=991,5 м

 

6. Сорап абылдауындаы абат сйыыны температурасын анытаймыз:

Т = Т_пл - (L_скв - L)G_т, (68)

мндаы Т_пл – абат температурасы; G_т – температуралы градиент.

 

Т =69,5 – (1615 – 991,5) * 0,02=57 С

7. Сорап абылдауындаы ысымдаы сйыты клемдік коэффициентін анытаймыз:

В* = b + (1 – b)[1 + (В – 1) (69)

мндаы В – аныу ысымы кезіндегі мнайды клемдік коэффициенті; b – німні клемдік сулануы; р_пр – сорап абылдауындаы ысым; р_нас – аныу ысымы.

 

В*=1 + (1-1)* [ 1+(1,15-1)* *Ö3,78/4,45]= 1

 

8. Сорап абылдауындаы сйы німін есептейміз:

Q_пр = QВ* (70)

 

Q_пр =60,01 * 1=60,01 куб.м/сут

 

9. Сорап абылдауындаы бос газды клемдік санын анытаймыз:

G_np = G[l – (p_np/p_нac)], (71)

мндаы G - газ факторы.

 

G_np = 62[1-(3,78/4,45)]=3,01 куб.м

 

10. Сорап абылдауындаы газ млшерін анытаймыз:

b_вх = 1/[((1 + р_пр)В*)/G_пр] + 1 (72)

 

b_вх =1/[((1+3,78)* 1)/3,01 +1]= 0,39 м³/т

 

11. Сорап абылдауындаы газ шыынын анытаймыз:

Q_г.пр.с = Q_прb_вх/(1 - b_вх) (73)

 

Q_г.пр.с =60,01*0,39 /(1-0,39)= 14,28 м³/са

 

12. Сорап абылдауындаы шегендеу быры бойынша газды келтірілген жылдамдыын анытаймыз:

C = Q_г.пр.с/f_скв (74)

мндаы f_скв - сорап абылдауындаы ыма имасыны ауданы.

 

C =4*14.28/3.14*(0,152²-0,062²)= 0,22 см/с

 

13. Сорап абылдауындаы наты газ млшерін анытаймыз:

j = b_вх/[1 + (С_п/С)b_пр] (75)

мндаы С_п – ыма німіні сулануына туелді болатын газды кпіршіктену жылдамдыы (b < 0,5 боланда С_п = 0,02 см/с немесе b > 0,5 боланда С_п = 0,16 см/с).

 

j =0,39 / [1+(0,16*0,22/0,68)*0,2]=0,34 м³/т

 

14. «Тп аймаы – сорап абылдауы» аумаындаы газды жмыс ысымын анытаймыз:

р_г1 = р_нас{[1/(1 - 0,4j)] - 1} (76)

 

р_г1 =4,45 {[1/1-0,4*0,34)] –1} = 0,7 МПа

 

15. «Сорапты айдауы – ыма саасы» аймаындаы газды жмыс ысымын анытаймыз:

р_г2 = р_нас{[1/(1 - 0,4j)] - 1} (77)

мндаы, b_буф = 1/[((1 + р_буф)В_6уф*)/G_6уф] + 1; j_буф = b_буф/[1 + (С_п/С)b_буф].

Индекстегі «буф» дегеніміз «буферлік ысым»

 

р_г1 = р_г2 боландытан, р_г2= 0,7 МПа

 

16. Сорапты жоалтатын ысымын анытаймыз:

р = rgL_дин + р_буф - Р_г1 - Р_г2 (78)

мндаы L_дин – динамикалы дегейді орналастыру тередігі; р_6уф – буферлік ысым.

 

р =833*9,81*811 +0,4 – 0,7-0,7=6,6 МПа

 

17. Сорапты арынына жне ымадаы сйыты динамикалы дегейінен тмен сорапты тсіру тередігіне ажетті сорап абылдауындаы беріліс бойынша винтті сорапты типтік лшемдерін тадаймыз жне сорапты тиімді жмыс режимі кезіндегі (берілісі, арыны, ПК, уаты) жне «0» те (арыны, уаты) беріліс режимі кезіндегі мндер аныталады.

18. Сорап роторыны айналыс жиілігін анытаймыз:

n = Q/(z₂STh_o) (79)

мндаы z₂ – металдан дайындалан роторды (винт) кіріс саны; S – сорапты жмыс органыны имасыны ауданы, S = 4ed – бір кірісті роторлы сораптар шін; S = pe(D_k – 3e) – кп кірісті роторлы сораптар шін; T –винтті адымы; h_o – сорапты клемдік ПК; е – стап алу эксцентриситеті; d – ротор имасыны диаметрі.

 

n =495/0,08 *106*57*1,02=411,5 1/м

 

19. Штангаа берілетін айналу моментін М_шт анытаймыз, ол сорапты айналу моментіні М, центратордаы штанг тізбегіні айналыс йкелісіндегі моментіні М_т жне ыма аумаындаы майысан штангадаы ішкі шыын моментіні М_и жиынтытарынан трады:

М_шт(х)= М + М_тр + М_и = k_мМ (80)

мндаы k_м – ыманы профиліне жне арастырылатын има координаттарына туелді болатын ыма тізбегіндегі айналу кедергісіні коэффиценті. Есептеулер кезінде k_м(0) = 1,1 деп аламыз.

 

М_шт(х) =283+336= 619 Н*м

 

20. Штанг тізбегіне статикалы беріктік бойынша есептеулер жргіземіз, олар келесі масаттар бойынша: 1) ажетті диаметрді d немесе штанг материалыны аышты беріктігіні шегін s_т; 2) сорапты пайдалануды берілген шарты бойынша беріктік орыны коэффициентін; 3) сорапты тсіру тередігіні шектік коэффициентін анытау. Статикалы беріктік шарты келесі трде болады:

(81)

мндаы s_экв – штанг имасыны эквивалентті кернуі; s - алыпты кернеу осындысы, s = s_p + s_и; k_ст – беріктік орыны рсат етілген коэффициенті (штанг тізбегін есептеу кезінде ол мн 1,3 - 1,5 аралыында болады).

ыма имасына туелділік бойынша, штанг тізбегіні екі имасыны біреуі ауіпті болып табылады:

§ тізбектік жоары имасы (х = 0), е жоары созылу сер ететін s_р жне жанама t кернеу

s_р = G_шт(0) + F_po/f; t(0) = М_шт(0)/W_p; (82)

§ майысу кернеуі туындайтын иманы майысан аумаында орналасан тіліктер

s_и = Е_штd/2R, (83)

мндаы W_p – штанг имасындаы кедергіні полярлы моменті, W_p = pd³/16; E_шт - штанг материалыны серпімділік модулі; R – майысу радиусы.

 

 

№	Табатын млшер	Есептеу формуласы	Есеп аумаы	Нтижесі
	ыма тбі- сорап абылдауы аймаындаы оспаны тыыздыы, кг/куб.м	rсм = [rвb + rн(1 - b)](1 - Г) + rгГ,	[1040*1 + 833* (1 – 1)] (1-0,2) + 1.05*0.2	832,16
	Берілген ыма німін амтамасыз ететін тптік ысымды анытаймыз, МПа	Рзаб = Рпл - Q / Kпрод	12,98 – 60,01/14,6	8,87
	Сйыты берілген німділігі кезіндегі динамикалы дегей тередігін анытаймыз, м	Ндин = Lскв – - Pзаб / rсм g	1615 – 8,87*106/ 832,16*9,81	528,5
	Сорап абылдауындаы ысымды анытаймыз, МПа	Р пр = ( 1 – Г ) Рнас	(1 – 0,15) 4,45	3,78
	Сорапты батыру тередігін анытаймыз, м	L = Ндин + Pпр / rсм g	528,5 + 3,78*106 / 832,16*9,81	991,5
	Сорап абылдауындаы абат сйыыны температурасын анытаймыз, С	T = Tпл – - (Lскв - L) * Gт;	69,5 – (1615 – 991,5) * 0,02
	Сорап абылдауындаы сйыты клемдік коэффициентін анытаймыз	B* = b + (1-b) [ 1 + + (B - 1) ÖPпр / Pнас	1 + (1-1)* [ 1+(1,15-1)* *Ö3,78/4,45]
	Сорап абылдауындаы сйы німін есептейміз, куб.м/сут	Qпр = Q * B*	60,01 * 1	60,01
	Сорап абылдауындаы бос газды клемдік санын анытаймыз, куб.м	Gпр=G* [1- (Pпр / Рнас )],	62[1-(3,78/4,45)]	3,01
	Сорап абылдауындаы газ млшерін анытаймыз	bвх = 1 / [(( 1 +   +Рпр) В*) / Gпр + 1]	1/[((1+3,78)* 1)/3,01 +1]	0,39
	Сорап абылдауындаы газ шыынын анытаймыз	Qг.пр = Qпр bвх / ( 1 -bвх)	60,01*0,39 / (1-0,39)	14,28
	Сорап абылдауындаы шегендеу быры бойынша газды келтірілген жылдамдыын анытаймыз,см/с	C = Qг.пр.с / f cкв=4* Qг.пр.с/П(D2-d2)	4*14.28/3.14*(0,1522-0,0622)	0,22
	Сорап абылдауындаы наты газ млшерін анытаймыз	j = bвх / [ 1 + +( Cп / C ) bвх ]	0,39 / [1+(0,16* 0,22/0,68)*0,2]	0,34
	Тп аймаы - сорап абылдауы аумаындаы газды жмыс ысымын анытаймыз, МПа	Pг1 = Pнас { [ 1 / (1 – - 0,4 j )] – 1 }	4,45 {[1/1-0,4*0,34)] –1}	0,7
	Сорапты айдауы – ыма саасы аймаындаы газды жмыс ысымын анытаймыз, МПа	Pг2 = Pнас { [ 1 / (1 – - 0,4 j )] – 1 },	4,45 {[1/1-0,4*0,34)] –1}	0,7
	Сорапты жоалтатын ысымын анытаймыз, МПа	Р = r g Lдин + Рбуф – - Pг1- Pг2	833*9,81*811 +0,4 – 0,7-0,7	6,6
	Сорапты арынына жне ымадаы сйыты динамикалы дегейінен тмен сорапты тсіру тередігіне ажетті сорап абылдауындаы беріліс бойынша винтті сорапты типтік лшемдерін тадаймыз			Каталог бойынша NTZ450* 200SIT25 сорабын тадады
	Сорап роторыны айналыс жиілігін анытаймыз	n = Q/(z2STho)	495/0,08 *106*57*1,02	411,5
	Штангаа берілетін айналу моментін анытаймыз	Мшт(х)= М + Мтр	283+336