Вопрос 4.26. Принцип уравновешивания станка-качалки

Работа привода ШСНУ сопровождается возвратно-поступатель­ным перемещением колонны штанг. Определим работу, которую дол­жен совершить двигатель в течение цикла работы скважинного насо­са - при ходе штанг вверх и вниз. При этом пренебрежем силами тре­ния и инерционными составляющими усилий.

Полагая уровень пластовой жидкости у приема скважинного на­соса, найдем, что при ходе штанг вверх статическая нагрузка в точке подвеса штанг равна:

а при ходе вниз:

где Р_шт - вес колонны штанг в жидкости;

- вес столба жидкости над полной площадью сечения плунжера.

При ходе штанг вверх работа, которую необходимо затратить, расходуется на подъем столба жидкости (т. е. совершение полезной работы) и на подъем колонны штанг (т. е. на увеличение ее потенци­альной энергии):

При ходе штанг вниз полезная работа по подъему пластовой жидко­сти не совершается, а выделяется накопленная потенциальная энергия:

В результате за полный цикл работы установки совершенная ра­бота будет равна:

Таким образом, полезная работа, совершаемая в течение двойно­го хода точки подвеса штанг, определяется работой по подъему стол­ба жидкости на длину хода точки подвеса штанг.

В том случае, если привод установки не содержит устройств ак­кумулирующих потенциальную энергию колонны штанг при их ходе вниз и отдающих ее при ходе штанг вверх, то мощность приводного двигателя должна выбираться исходя из величины работы при ходе точки подвеса штанг вверх.

-180-

Соотношение мощностей двигателей установок с одними и теми же режимами работы, но отличающимися отсутствием или наличи­ем уравновешивающего устройства, будет равно:

(4.22)

Для наиболее часто используемых сочетаний колонн штанг и скважинных насосов это соотношение изменяется в пределах от 5 до 9 и более, что означает, что мощность двигателя неуравновешенного привода должна быть в 5... 9 раз больше, чем мощность двигателя уравновешенного.

Уравновешивающее устройство должно обладать достаточным запасом, энергоемкости и иметь возможность изменять ее величину в зависимости от конструкции внутрискважинного оборудования, используемого в ШСНУ.