Расчёт штанг

РАСЧЁТ ШТАНГ

Расчет колонны штанг сво­дится к определению величины и характера изменения нагрузки на них, выбору расчетной фор­мулы, соответствующей дейст­вительным   условиям   работы штанг и определению допускае­мых напряжений, обусловлива­ющих достаточно надежную ра­боту колонн штанг.

Характер   нагружения  ко­лонны штанг сложен, некоторые составляющие действующих сил могут быть случайными. Уси­лия в точке подвеса штанг при ходе вверх определяются соб­ственным весом штанг, весом жидкости, находящейся над плунжером скважинного насоса, силами трения, инерционными и динамическими составляющими. При ходе штанг вниз усилие от веса жидкости отсутствует, а направление сил трения изме­няется. Кроме того, во время движения колонны штанг могут возникать усилия вследствие заклинивания плунжера в ци­линдре скважинного насоса и другие силы, появление которых вызвано взаимодействием колонн штанг и труб.

Таким образом, в верхней части колонны действуют пере­менные  напряжения,  изменяющиеся по асимметричному циклу.

Характер нагружения в нижней части колонны иной — по мере увеличения расстояния от точки подвеса доля собственного веса колонны в общем балансе действующего усилия убывает и у плунжера становится равной нулю. При ходе плунжера вниз усилие трения плунжера о цилиндр, усилие, обусловлен­ное гидравлическими сопротивлениями клапанов, приводят к по­явлению усилий, сжимающих колонну штанг.

Таким образом, в нижней части колонны действуют знако­переменные напряжения.

Изменения нагрузки в верхнем сечении колонны штанг (рис. V.10) приводят к появлению напряжений мах, min, со­ответствующих максимальной и минимальной нагрузкам. При этом амплитуда изменения напряжений а= (мах —min)/2.

Средние напряжения m= (мах +min)/2. Для определения максимальной Рmах и минимальной Рmin нагрузок, действующих на колонну штанг, необходимо рассмотреть особенности кинематики и динамики привода штанговой  установки, для которой рассчитывается колонна штанг. Так, например, формулы А. С. Вирновского для расчета колоны штанг при использовании балансирного привода, со­держащие ряд эмпирических поправочных коэффициентов, имеют следующий вид: , где Рш”, Рш— вес колонны штанг в жидкости и в воздухе, Рж — вес столба жидкости высотой от динамического уровня до устья и площадью, равней площади поперечного сечения плунжера;