Ls?50?36Vgq1 (3-23) qgq10.75) (3-24) LM=75+84(Vg*qg为式子中:
Vt -----总的流动速度
?1-------在TP液体的密度 kg/m3
?-------在TP条件下液体的表面张力 N/m
D---管子的内径 m
q1、qg、qt为在-在TP下的液体气体及总的体积流量。
已知: qg=5.5 ?10-3 m3/s qt=6.4 ?10-4 m3/s Ap=3.14 ?0.124 ?0.124=0.04828 m3
g=10m/s2 ?=0.03N Vt=0.0134m/s D=0.124m
把以上数据代入到(3-21)-----(3-24)式子中去: 计算的可以得到:Vg=0.084m/s
LB=0.992,
Ls=53.51
LM=89.68
qgqt=0.859 由此可以得到:
qgqt< LB 则由此判断为泡流。
表3 流型界限
流动型态 界 限 16
泡 流 段 塞 流 过 渡 流 雾 流
qg?LB qtqg?LB,vg?LS qtLM?vg?LS vg?LM 由前面垂直管流能量方程可知,其压力降是摩擦能量损失、势能变化和动能变化之和。直接写出多项垂直管流的压力降公式:
?dP??fdh?g?mdh??mvmdvm (3-25)
式中 P—压力,Pa;
?f—摩擦损失梯度,Pa/m; h—深度,m;
g—重力加速度,m/s2; ?m—混合物密度,kg/m3; vm—混合物流速,m/s。
由于此为此为泡流,动能项只有在雾流是有意义,则式子的简化为为:
?dP??fdh?g?mdh (3-26)
对于泡流
(1)平均密度
1?Hg??L?Hg?g (3-27) ?m?HL?L?Hg?g??HL?Hg?1
式中 Hg—气相存容比(含气率),计算管段中气相体积与管段容积之比
值;
HL—液相存容比(持液率),计算管段中液相体积与管段容积之比值; ?g、?L、?m—在P、T下气、液和混合物的密度,kg/m3。
17
气相存容比由滑脱速度Vs来计算。滑脱速度定义为:气相流速与液相流速之差。
vs?vsgqq?qv?sL?g?tg (3-28) Hg1?HgApHgAp(1?Hg)可解出Hg:
qtqt24qg1[1??(1?)? Hg?2vsApvsApvsAp (3-29)
式中 vs—滑脱速度,由实验确定,m/s; vsg、vsL—气相和液相的表观流速,m/s。
滑脱速度,有实验确定:根据Griffth实验确定为Vs=0.244m/s 已知: Vs=0.244m/s qt=6.4×10-4 m3/s
Ap=0.04828 m qg=5.5 ?10-4 m3/s
3
代入(3-28)式子,
可得 Hg=0.08
(2)泡流摩擦损失梯度按液相进行计算:
2?LvLH ?t?fD2 (3-30)
vLHqL? (3-30) Ap(1?Hg)式中 f—摩擦阻力系数; vLH—液相真实流速,m/s。
摩擦阻力系数f可根据管壁相对粗造度?/D和液相雷诺数NRe查图2。 液相雷诺数 NRe?式中
18
DvsL?L?L (3-31)
?L—在P、T下的液体粘度,油、水混合物在未乳化的情况下可
取其体积加权平均值,Pa.s。
对于普通的油管,其管壁的绝对粗糙度一般取?=4.57×10-5 m 已知: ql=6.4×10-4 m3/s Ap=0.04828 m3
Hg=0.08 D=0.124m ρ液=0.904 g/cm
3
u液=0.47 mpa.s 代入(3-30)、(3-31) 可得到:
vLH=0.015m
?/D=0.00036 NRe=5944.4
有以下的图3可得知:其摩擦阻力系数f=0.035
图3 摩擦阻力系数曲线
19
则由此代入数据到(3-30)式子中,
可得到:摩擦损失梯度为?t=0.0287 已知: ?t=0.0287 ρ液=0.904 g/cm3 将数据代入到(3-38)式子中:
计算可得到 dP/dh=0.00902MPa/m
则可得到计算?h?645m
设计误差的范围在0.5m 可得到此次的取值不正确,重新取值,重复以上①、②、③步的操作;
最后可得出在取值?p=3MPa时 ?h取值947m复合要求,由此可得到泵的下泵深度为1983m
计算的下泵深度Lp=1983 m
(2)按压力增量迭代方法,计算泵排出口的压力。
以井口的压力为起点,假设排出口的压力为9.0MPa,井口的压力为1MPa 假设?h=1500m 则对应的?p=7MPa,
则继续按照上次的①、②、③步的操作步骤计算。
设压力的误差值为0.05MPa,经计算可得到当?h=1983m时,?p=8.8MPa复合条件。由此可得到泵的排出口的压力为9.8MPa。
第四章 悬点载荷及抽油杆柱设计计算
1.抽油杆的选取
此次泵的型号选用:
抽油机型号:CYJ10353HB
冲程 :3m 冲次;6rpm
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