Компоновки колонны штанг
Секции сверху вниз, от устья к насосу. Верхняя секция всегда доходит до устья: её длина — остаток до глубины спуска.
Итоги
Станок-качалка: возможность применения
Нагрузки и момент — по динамическому расчёту колонны при оптимальном уравновешивании кривошипа.
Результаты по компоновкам
Графики
Куда уходит ход штока
Полоса — ход S. Цветом варианта — ход плунжера по статической теории, серым — растяжение штанг и труб.
Динамограмма на полированном штоке
Крутящий момент на валу редуктора
По углу поворота кривошипа, при оптимальном уравновешивании. Красные линии — допускаемый момент.
Нагрузки и напряжения по секциям
Нагрузки в верхнем сечении секции за цикл. Сталь — модифицированная диаграмма Гудмана; ШНС32 — допускаемая рабочая нагрузка и отсутствие сжатия в нижнем сечении.
Методика
формулы и допущения расчёта
Нагрузка от жидкости
Fпл = π·D²/4 по внутреннему диаметру цилиндра. pу, pз — давление на устье и в затрубье.
Удлинение колонны
Второе слагаемое — растяжение НКТ, без якоря. Сталь E = 2,1·10⁶ кгс/см². Статический ход плунжера Sp = S − Lудл — как в программе расчёта динамограммы.
Динамика колонны
a = √(E·F/q), c = π·a·ν/(2L). Вверху — движение штока x = S/2·[(1 − cos θ) + r/(4l)·(1 − cos 2θ)]. Внизу — насос: при ходе вверх нагрузка Pж + Fтр, вниз −Fтр, между ними перераспределение нагрузки при закрытых клапанах. Решение сверено с аналитическим для однородной колонны: расхождение меньше 0,6 %.
Утечки в плунжерной паре
δ — радиальный зазор (половина зазора посадки). Утечка идёт при ходе вверх; из неё вычитается жидкость, которую плунжер увлекает за собой: π·D·δ·Sp/2 за ход.
Трение плунжера
Эмпирическая формула для обводнённой продукции; для безводной — 1,65·D/δд − 127. D и зазор на диаметр δд — в мм.
Дебит
Q — м³/сут, Fпл — м². В т/сут — умножение на ρ. Коэффициент подачи η = Q / (1440·Fпл·S·n).
Привод
Mу подбирается по минимуму пикового момента. Мощность двигателя — по среднеквадратичному моменту: N = Mск·ω/0,85.
Прочность штанг
Сталь — модифицированная диаграмма Гудмана (API RP 11BR). ШНС32: Pmax ≤ 21 319 кгс и σ ≤ 276 МПа в верхнем сечении, натяжение в нижнем сечении больше нуля.
Справочник штанг
диаметры, модули упругости и массы — можно менять
Каталог станков-качалок
ГОСТ 5866-76 и серия СКД
Параметры по ГОСТ 5866-76 (серия СК) и справочным данным серии СКД. Диапазон качаний и мощность двигателя указаны там, где они известны; перед выбором сверяйте с паспортом привода. Нажмите на название, чтобы выбрать станок.