Нефтепромысловые машины и механизмы

насоса, что позволяет в широких пределах регулировать отбор ж**ДК0~ сти из скважины. Изменением количества рабочей жидкости, **°Да-

организовать централизованное обслуживание группы скважин п автоматизировать их работу. ^

§27. Подача, расход рабочей Ншдкости, напор и мощность силового насоса

Подача (производительность) погружного насоса определяется следующим выражением:

Q = F ^ n т]0 • 60 •24 мУсутки, ^

где Fj — площадь поперечного сечения плунжера насоса в м] $

Этот коэффициент изменяется в широких Пределах в зависимости ют газового фактора скважины, степени износа деталей агрегата и числа ходов.

Для ориентировочных расчетов можно пр^НИМать значение Цо =

Для плунжера диаметром 28 мм получим

<?28 = 0,488 п Т]0 м3/су тки,

где коэффициенты 0,648 и 0,488 соответствуют теоретическим пода­ чам погружных насосов (в м 3/сутки) при одном двойном ходе плун­

гружной агрегат из скважины.

Для плунжера двигателя диаметром 43 мм при длине его хода 560 мм расход рабочей жидкости может быть найден из следующей зависимости:

(?рао = 1,27 rvx\р м3/сутки.

Для определения давления рабочей жидкости у поверхностного (силового) насоса составляют уравнение равновесия сил, действую­ щих на плунжеры двигателя и насоса при ходе их вверх и вниз.

Для схемы, изображенной на рис. 48, будем иметь: при ходе вверх

при ходе вниз

+ (F, - Fs) Я„ = (F2 - Fa) Ни + F JIн + Р, (I, 45)

•где J и F3 — площади сечения соответственно плунжера насоса, плунжера двигателя и штока; Ян — давление столба нагнетаемой жидкости с учетом потерь напора в подъемной колонне; Я п —давле­ ние подпора, равное погружению насоса под динамический уровень

жидкости в скважине; Р — сила трения плунжеров^и штока; Я р и Яр — давление рабочей жидкости у погружного насоса при ходе

вверх и вниз.

Из этих уравнений находят искомое давление.

Поскольку длинные колонны труб хороший компенсатор, сгла­ живающий колебания давления рабочей жидкости, то возможное неравенство давлений рабочей жидкости при ходе плунжеров вверх и вниз практически означает, что скорость движения их различна.

Потери давления в колонне труб определяют обьгтными методами.

ному насосу; Hg — естественный напор столба рабочей жидкости в трубах.

Зная необходимый расход (?рао и напор Я п.н рабочей жидкости, можно определить мощность (в кет), потребляемую силовым насосом:

Для глубин спуска гидропоршневого насоса до 1000 м нет необ­ ходимости проверять колонну насосных труб на прочность, так как можно применять насосно-компрессорные трубы любой марки. При больших глубинах необходимо проверить прочность внешней ко­ лонны труб, исходя из страгивающих нагрузок для резьбовых соеди­ нений, с целью выбора марки материала труб. Нагрузка на резьбо­ вые соединения складывается из веса колонны труб и столба жидко­ сти, а также давления, создаваемого силовым насосом при выпрес- •совке погружного насоса. Очевидно, что это давление не может пре­ вышать максимально допустимого для наземного силового насоса (150 кГ/см2). Максимальная нагрузка на,резьбовое соединение верх­ ней насосной трубы определится из следующего выражения:

Q = q L - ^ - ( d \ - d \ ) y l + ^ - { d l - d l ) ( Q , l y L + pc), (1.48)

где L — длина наружной колонны труб (4") в м; I — глубина по­ гружения под динамический уровень в м; q — вес 1 м труб с муф­ тами в кг; у — удельный вес жидкости в скважине в кГ/см3; и d2 •—наружный и внутренний диаметры трубы в см\ d3 — наруж­ ный диаметр уплотнения седла погружного насоса в см; рс — мак­ симальное давление при выпрессовке погружного насоса в кГ/см2.

Отношение страгивающей нагрузки и максимальной расчетной определяет коэффициент безопасности, который должен быть, как правило, не менее 1,5 и как исключение не менее 1,35.

§29. Эксплуатация установки

Впроцессе эксплуатации установки гидропоршневого насоса контроль за ее работой осуществляется в основном наблюдением за изменением давления и расхода рабочей жидкости, подачи погруж­ ного агрегата и числа его ходов. Все эти параметры изменяются вовремени, и по характеру их изменения можно судить о неисправно­ стях агрегата.

При нормальной работе среднее значение давления рабочей жидко­ сти мало изменяется. С течением времени увеличивается расход ра­ бочей жидкости и уменьшается подача погружного агрегата пропор­ ционально степени износа его основных рабочих органов.

Ухудшение показателей работы агрегата в результате износа можно в некоторой мере компенсировать увеличением числа его хо­ дов. Серьезные нарушения нормальной работы установки требуютпроведения соответствующего ремонта оборудования. Вследствие того, что значительная часть оборудования находится глубоко под. землей и недоступна непосредственному осмотру, судить о неисправ­ ности можно косвенно (табл. 9).

Таблица &

Характерные неисправности в работе погружного агрегата гидропоршневого насоса и способы их устранения

дача не меняется

Продолжение табл. 9

Продолжение табл. 9

§ 30, Роторные насосы

Роторными насосами называются гидравлические машины, работаю1Дие> как и поршневые насосы, по принципу вытеснения жид­

кости.

В роторных насосах отделение напорной линии от всасывающей происходит путем одновременного замыкания трех основных частей насоса: статора (неподвижной части), ротора и замыкателей или вы­ теснителей. При этом вытеснителями могут быть шестерни, винты, поршеньки, пластинки, которые, вращаясь вместе с валом или ро­ тором, вытесняют жидкость, поступающую в насос, в нагнетатель­ ную линию. Роторные насосы не нуждаются в клапанах.

Благ°ДаРя поочередному и непрерывному следованию одного вытеснителя за другим подача роторного насоса отличается большой равно^еРностью* К основным преимуществам роторных насосов, кроме Т°го» относятся сравнительно небольшие габариты и вес, про­ стота НонстРУкции и изготовления, способность работать при боль­

ших числах оборотов, благодаря чему возможно непосредственное соедиКеНие с электродвигателем, малая зависимость давления от подачИ' Эти насосы находят применение в основном для перекачки вязких жиДКостей и используются в качестве масляных, топливных,

перекачивающих насосов и насосов для различных систем управле­ ния и автоматики.

По виду вытеснителей роторные насосы могут быть шестеренными, винтовыми или пластинчатыми.

Шестеренные насосы. Шестеренный насос состоит из двух нахо­ дящихся в зацеплении шестерен, помещенных в плотно охватываю­ щий их корпус (рис. 49).

Корпус имеет приемный А и нагнетательный В патрубки; прием­ ный патрубок расположен со стороны выхода зубьев шестерен из зацепления, а нагнетательный — на стороне входа их в зацепление.

Принцип действия насоса заключается в засасывании жидкости в межзубовые впадины, освобождаемые зубьями, выхо­ дящими из зацепления, и в вытеснении этой жидкости зубьями, входящими в за­ цепление. Жидкость, попавшая во впа­ дину со стороны всасывающей полости, переносится в камеру нагнетания. Про­ цессы всасывания и нагнетания происхо­ дят непрерывно в течение полного обо­ рота шестерен. Находящиеся в зацеплении зубья шестерен представляют собой по­ движное уплотнение, разделяющие поло­ сти всасывания и нагнетания.

В шестеренных насосах применяют главным образом зубья с эвольвентным профилем, который нечувствителен к изменению расстоя­ ния между осями шестерен и прост в изготовлении.

С достаточной для практики точностью подачу насоса (в м г!мин)

где Dн — диаметр начальной окружности шестерен в м) пг — модуль зацепления в м\ b — ширина шестерен в м; п — число оборотов шестерен в минуту; — объемный к. п. д., учитывающий утечки.

Величина r\v находится в пределах 0,7—0,9, численное значение механического к. п. д. находится в пределах 0,8—0,95. Шестерни насоса обычно исполняют одинакового диаметра с числом зубьев 8—12. Шестерни выполняют прямозубыми, косозубыми и шевропными. Насосы применяют для подач 0,25—40 м 3/ч и напоров до 200—300 л* вод. cm.

Винтовые насосы. Винтовые насосы обычно выполняют с одним, двумя, тремя или пятью винтами при этом один винт ведущий, а ос­ тальные ведомые. Винты многовинтовых насосов помещают в плотно охватывающий их кожух. Всасывающую и нагнетательную камеры помещают со стороны торцов винтов (рис. 50).