Подбор стальной двухступенчатой колонны насосных штанг для работы вставного насоса на глубине 1270 м

Задача №6

Подобрать стальную двухступенчатую колонну насосных штанг для работы вставного насоса с диаметром плунжера D_пл = 28 мм на глубине         L = 1270 м при факторе динамичности m = 0,2; плотность добываемой жидкости r_ж = 895 кг/м³; диаметр штанг d_ш1 = 19 мм и d_ш2 = 22 мм.

Решение

Расчет колонны насосных штанг по максимально допустимому напряжению  для стали 40

Длину нижней ступени штанг l₂ определяют по формулам (счет индексов сверху):

;

[σ] = σт / n = 300 / 2 = 150 МПа;

,

где     [σ] – максимальное допустимое напряжение штанг;

          f₂ – площадь поперечного сечения штанги;

Р_ж – вес столба жидкости над плунжером:

;

          q₂ – погонный вес 1 м штанги;

в – коэффициент потери веса штанг в жидкости;

т – фактор динамичности;

σт – предел текучести материала штанг;

n – коэффициент запаса прочности, равный 2;

ρ_ст , ρ_ж – плотности соответственно материала штанг и жидкости,              (ρ_ст  = 7850 кг/м³).

Длину верхней ступени штанг l₁ определяют по формуле:

,

где     [σ] – максимальное допустимое напряжение штанг;

          f₁, f₂ – площадь поперечного сечения штанг;

          q₁ – погонный вес 1 м штанги;

в – коэффициент потери веса штанг в жидкости;

т – фактор динамичности.

Находим сумму (l₁ + l₂) =947 + 329 = 1276 м. Компоновкой колоны  из штанг d и d  достигается   требуемая величина глубины установки насоса L = 1270 м.

Максимальное напряжение в ТПШ σ_max определяют по формулам:

,

где     Р_ж – вес столба жидкости над плунжером;

q₂ – погонный вес 1 м штанги;

в – коэффициент потери веса штанг в жидкости;

т – фактор динамичности.

Условие прочности будет следующим:

σmax < [σ];

131 МПа < 150 МПа.

Условие прочности выполняется.

Вывод: Исходя из проведенных расчетов данная компановка штанг обеспечивает необходимую глубину спуска ШСНУ причем материал верхней ступени штанг предлагается взять из стали 10Х2НМФ, а нижней - из стали 15М3МА.