Расчет на прочность стеклопластиковых штанг

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 Н_нас = 1200м

Длина хода сальникового штока S = 0,9 м

Число качаний балансира п = 5мин^-1

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

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

Диаметр плунжера Д_пл = 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 Р_тах воспользуемся формулой Слоннеджера

Р_тах=(Р_шт + Р_ж )*(1 + S *п/137), Н (5, стр. 193) (3.20)

где: Р_шт - вес колонны штанг, Н

Р_ж - вес столба жидкости, Н

S- длина хода сальникового штока, м

п - число ходов, мин^-1

2. Вычислим вес колонны штанг Р_шт

Р_шт=Н_нас* g*(т_спнш* ? + ? *т_ст)= 1200 * 9,81 * (1,05*0,5 + 0,5 * 2,35) = 20012,4 Н

3. Найдем вес столба жидкости Р_ж

Р_ж=F_пл*Н_нас*r _ж *g (13, стр.121) (3.21)

где : F_пл= p/4*Д_пл²=p/4*(32*10^-3) ²=8,01*10^{-4 м2}

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

Вычислим Р_тах;

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

4. Минимальное усилие в точке подвеса штанг при ходе вниз

Р_т1п=Р_шт¹ (1 -S *п/137), Н (5, стр. 193) (3.22)

где: Р_шт¹- вес колонны штанг в жидкости

Р_шт¹=Н_нас*g* (?*g¹_спнш+ ? *g¹_ст) (13, стр.127) (3.23)

здесь: g¹_спнш - вес 1м СПНШ в жидкости

g¹_ст - вес 1м стальных штанг в жидкости

Р_шт¹=1200*9,81*(?*0,71+ ? *2,09)=16480,8 Н

Р_т1п=16480,8*(1 -0,9*5/137)=15939,5 Н

5. Для определения напряжений, действующих в точке подвеса штанг, воспользуемся следующими формулами:

f_шт=p/4*d_шт²= 0,785*(19*10^-3)²= 2,84*10^-4 м² (5, стр. 195) (3.24)

s_тах= Р_тах/ f_шт = 31323/2,44*10^-4=110,3 мПа (5, стр. 195) (3.25)

s_т1п= Р_т1п/ f_шт = 15939,5/2,84*10^-4=56,1 мПа (5, стр. 195) 3.26)

s_а=(s_тах -s_т1п)/2= (110,3-56,1)/2=27,1 мПа (5, стр. 195) (3.27)

s_пр= = = 54,7 Мпа (5, стр. 195) (3.28)

Как видно из вычислений, приведенное напряжение, действующее в точке подвеса штанг равно 54,7 МПа.

Так как по предельно допустимым приведенным напряжениям для стеклопластика у нас нет значений, то воспользуемся минимальным значением предельно допускаемых приведенных напряжений для стали марки 40. В пользу стеклопластиковых штанг говорит также, что разрушающее напряжение при растяжении у них больше, чем у стальных: 760 МПа у стеклопластика и 610 МПа у стали.

[s_пр]=70мПа- приведенное напряжение для стали

Полученное s_пр=54,7 мПа свидетельствует о возможности использовать в качестве материала для штанг стеклопластик.

Для приведения эксперимента было подобранно 9 скважин. Для определения эффективности использования стеклопластиковых штанг скважины были оборудованы счетчиками активной и реактивной электрической мощности.

Ниже в таблице № 14 приведены результаты расчетов.

Таблица № 14

Результаты анализа работы СПНШ

Сравнивая результаты можно сделать вывод, что нагрузка на головку балансира станка-качалки уменьшилась в среднем на 20-25 % при условии комплектации колонны штанг из стеклопластика и стали.

Похожие работы

Борьба с парафином в условиях НГДУ "Лениногорскнефть"

Скачать

69510

14

3

... , характеризуемой высокой обводненностью скважин, значительно изменяются условия и механизм доставки носителя парафина (нефти) в область формирования отложений, а механизм формирования самих отложений не меняется. 3.2 Основные методы борьбы с АСПО, используемые в НГДУ «ЛН» и анализ их эффективности В НГДУ «Лениногорскнефть» на 621 скважине, оборудованной УШГН, что составляет 95,2% ...

Эффективность методов борьбы с асфальтосмолистыми парафиновыми отложениями в условиях НГДУ Нурлатнефть

Скачать

107713

13

0

... на поздних стадиях начинают проявляться ряд факторов объективного, природного характера, осложняющие ситуацию в решении парафиновой проблемы и снижающие эффективность традиционных мероприятий.   3.3 Методы используемые в НГДУ “Нурлатнефть” по предотвращению отложений АСПО   3.3.1 Механические методы борьбы с АСПО и технология работ при их применении Группа механических методов борьбы с ...

Проект реконструкции цеха первичной переработки нефти и получения битума на ОАО «Сургутнефтегаз»

Скачать

316221

40

172

... расчет величины затрат необходимых для внедрения этого проекта в производство. Оценить изменение себестоимости продукции получаемой в цехе первичной переработки нефти и получения битума. В цехе установлено две печи: для нагрева нефти П-1 и для подогрева мазута и пара П-3, после реконструкции должна быть установлена печь, которая полностью заменит обе печи П-1 и П-3. Производительность печи по ...

Отчет о практике специальности Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений

Скачать

152031

0

0

... ухудшает процесс нефтеизвлечения, а в конечном итоге – снижает нефтеотдачу. Так по находящимся в эксплуатации 30…40 лет месторождения Зыбза-Глубокий, Яр, Холмское, Северо-Украинское, текущий коэффициент нефтеотдачи (КНО) не превышает 0,1. Для разработки таких месторождений в стране создано научно-производственное объединение «Союзтермнефть». Опыты, проведенные институтом «КраснодарНИПИнефтьь», ...