Плунжер за відкритого клапана в ньому падає в НКТ. Шток клапана плунжера, ударяючись до нижнього амортизатора, закриває клапан. Потоком і'азу із затрубного простору плунжер виштовхується вверх разом із стовпом рідини над ним. Після викидання рідини тиск під плунжером зменшується і за рахунок більшого тиску над плунжером відкривається клапан. Регулювальний пристрій на гирлі (типу соленоїда) затримує плунжер (регулювання циклу). Потім цикл повторюється.
Плунжерний лІфг може працювати також із періодичним підпомповуванням ту взатрубний простір.
Через велику трудомісткість робіт з підготовки НКТ І частих неполадок плунжерний ліфт не набув поширення.
Відмітна особливість гідропакерного ліфта (інакше - ліфта з вільним поршнем або з гідропакерним автоматичним поршнем, періодичного газліфта з перекритим викидом) полягає в тому, що викид свердловини перекритий (див. рис. 8.10, <?), плунжер розміщується з великим зазором у трубах і за потреби його можна замінити поршнем 12 (без клапана). Устатковання є дієздатним також без поршня (плунжера).
Робота устатковання у випадку використання поршня і регулятора циклів, який діє від затрубного тиску (можливі й інші принципи його роботи), полягає ось у чому. Після перекривання викидного клапана потік газу в піднімальних трубах практично припиняється і поршень падає на нижній амортизатор 13. Газ, що надходить з пласта, в основному поступає в затрубний простір, а рідина - у піднімальні труби 3. Коли тиск газу в затрубному просторі доходить до заданої значини, регулятор циклу 1 відкриває викидний клапан 11. Газ із НКТ швидко скидається в збірну систему, а газ із затрубного простору піднімає поршень 12 Із стовпом рідини над ним до гирла. Під час підходу поршня до гирла автомат закриває викидний клапан і викидання рідини припиняється. Цикл знову повторюється. Для успішної роботи устатковання пластовий тиск має перевищувати 3 МПа.
Відомо також інші види періодичних газліфтів, які поєднують у різній комбінації характерні елементи (перекриття викиду, застосування автомату газоподавання, поршня чи плунжера).
Нині працює тільки кілька устатковань періодичного газліфта.
Контрольні питання
1. Запишіть і поясніть умову роботи газліфтної свердловини.
2. За яких умов доцільно застосовувати газліфтний спосіб експлуатації свердловин?
3. Як обладнати глибоку газліфтну свердловину, в продукції якої є пісок? Відповідь обгрунтуйте.
4. Опишіть послідовність операцій для пуску газліфтної свердловини, обладнаної газліфтними клапанами, які керуються тиском газу. Як досягти закривання пускових клапанів?
5. Як впливає поглинання рідини пластом на величину пускового тиску і розміщення пускових газліфтних клапанів? Відповідь обгрунтуйте.
6. Яку інформацію треба мати, щоб запроектувати газліфтну експлуатацію свердловини?
7. Що означає термін “трубний ефект” газліфтного клапана? Де І як його враховують?
8. На якій глибині доцільно забезпечити введення газу в піднімальні труби
і чому? Як її визначити?
9. Як встановлюють режим роботи газліфтної свердловини за результатами її дослідження?
10. Який із різновидів газліфтного способу експлуатації свердловин є найефективнішим? Відповідь обгрунтуйте.
11. Як виконують тарування конкретного газліфтного клапана?
ГЛАВА 9. НАСОСНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ СВЕРД ЛОВІЙ
Припинення або відсутність фонтанування свердловин зумовило використання інших способів піднімання нафти на поверхню, наприклад, за допомогою штангових свердловинних насосів. Цими насосами на сьогодні обладнано більшість свердловин. Набули широкого використання також занурені відцентрові електронасоси. Різноманітність умов піднімання рідини у свердловинах зумовила розроблення насосних способів ще й Із використанням гвинтових, гідропоршневих, діафрагмових, гідроімпульсних та інших насосів. Проте їх застосування поки що перебуває на стадії промислового випробування або освоєння.
§9.1 Схема і принцип роботи штангового насосного усгатковання. Обладнання насосних свердловин
Відмітна особливість штангового свердловинно-насосного устатковання (ШСНУ) полягає в тому, що у свердловині встановлюють плунжерний (поршневий) насос, який приводиться в дію поверхневим приводом за допомогою колони насосних штанг.
Схема і принцип роботи устатковання
Схема ШСНУ (рис. 9.1) містить таке обладнання: наземне - версгат-гойдалку (ВГ), обладнання гирла; підземне - насосно- компресорні труби (НКТ), штанги насосні (11ІН), штанговий свердловинний насос (ШСН) і різні захисні пристрої, які поліпшують роботу устатковання в ускладнених умовах.
Рисунок 9.1- Схема ШСНУ: 1 - експлуатаційна колона; 2 - всмоктувальний клапан; З - циліндр насоса; 4 - плунжер; 5 - нагнітальний клапан; 6 - насосно- компресорні труби; 7 - насосні штанги; 8 — хрестовина; 9 - гирловій патрубок; 10 - зворотний клапан для перепуску газу; 11 — трійник; 12-гирловий сальник; ІЗ - гирловий шпж; 14 - каната підвіска; 15 - головка балансира; 16 - балансир; 17 - стояк; 18 - балансирний вантаж; 19 - шатун; 20 - кривошипний вантаж; 21 - кривошип; 22-редукшр; 23 - ведений шків (із протилежного боку - гальмівний шків); 24 - кяинопасова передача; 25 - електродвигун на поворотній по.позці; 26 - ведучий шків; 27 - рама; 28 - блок керування |
Основні елементи ВГ - це стояк 17 із балансиром 16, два кривошипи 21 з двома шатунами 19, редуктор 22, кпинопасова передача 24, електродвигун 25 і блок керування 28, який поєднується до промислової лінії силової електромережі.
Штанговий свердловинний насос складається з циліндра З, плунжера 4, клапанів всмоктувального 2 і нагнітального 5. Циліндр ШСН прикріплюється до НКТ 6, На нижньому кінці циліндра встановлено нерухомий всмоктувальний кульковий клапан, який відкривається під час ходу плунжера вверх.
Плунжер є порожнистим (із наскрізним каналом), має нагнітальний кульковий клапан, який відкривається під час ходу плунжера вниз. Електродвигун 25 через клинопасову передачу 24 і редуктор 22 надає двом масивним кривошипам 21, розміщеним із двох боків редуктора, обертовий рух.
Кривошипно-шатунний механізм у цілому перетворює обертовий рух кривошипів на зворотно-поступальний рух балансира 16, який гойдається на опорній осі, закріпленій на стояку 17.
Балансир передає зворотно-поступальний рух штангам 7 і через них
- плунжеру ШСН.
Під час ходу плунжера вверх нагнітальний клапан під дією рідини закривається і вся рідина, яка міститься над плунжером, піднімається на висоту, що дорівнює довжині ходу плунжера. У цей же час свердловинна рідина через всмоктувальний клапан заповнює циліндр насоса. Під час ходу плунжера вниз всмоктувальний клапан закривається, рідина під плунжером стискається і відкривається нагнітальний клапан. У циліндр занурюються штанги, пов’язані з плунжером. Таким чином, ШСН - поршневий насос одинарної дії, а в цілому комплекс із насоса і штанг - подвійної дії. Рідина з НКТ витісняється через трійник 11 у нафтозбірний трубопровід.
Верстати-гойдтки
Верстати-гойдапки — це Індивідуальний балансирний механічний привод ШСН. На верстати-гойдалки типу ВГ другої модифікації є чинним стандарт (ТОСТ 5866-76), який передбачає ІЗ типорозмірів ВГ (табл. 9.1). Наприклад, у шифрі ВГ5-3-2500 зазначено: 5 - максимальне навантаження /^ах на головку балансира в точці підвішування штанг, помножене на 10 кН; 3 - найбільша довжина ходу гирлового штока, м; 2500 - максимальний крутний момент на веденому валі
редуктора, помножений на 10"2 кН*м. Додатково версгати-гойдалки характеризуються кількістю гойдань п балансира (подвійних ходів), які змінюються в Інтервалі 5... 15 хв"1.
Таблиця 9.1 - Технічна характеристика верстатІв-гоцдалок
|
Змонтовано ВГ на рамі, яку встановлюють на залізобетонну основу (фундамент). Дня швидкої заміни і натягування пасів електродвигун встановлено на поворотні полозки. Балансир фіксується в необхідному (крайньому верхньому) положенні за допомогою гальмівного барабана (шківа). Головка балансира є відкидною або поворотною для безперешкодного проходження спуско-піднІмального і глибинного обладнання під час підземного ремонту свердловини.
Оскільки головка балансира 15 рухається по дузі, то для з’єднання її з гирловим штоком і штангами призначена гнучка канатна підвіска 14. За її допомогою регулюють посадку плунжера в циліндрі насоса для попередження ударів плунжера до всмоктувального клапана або виходу плунжера із циліндра, а також встановлюють динамограф для дослідження роботи обладнання.
Амплітуду руху головки балансира (довжину ходу гирлового штока 13) регулюють зміною місця з’єднання кривошипа з шатуном відносно осі обертання (перестановкою пальця кривошипа в інший отвір).
Частота руху головки балансира (кількість гойдань п) змінюється за рахунок зміни ведучого шківа на валу електродвигуна на другий (більший або менший) діаметр, тобто регулювання роботи ВГ дискретне.
За один подвійний хід балансира навантаження на ВГ нерівномірне. Для урівноваження роботи ВГ розмішують вантажі (противаги) на балансир (ВГ2), іфивошип (ВГ4-ВГ20) або на балансир і кривошип (ВГЗ). У цьому разі урівноваження називають відповідно балансирним, кривошипним (роторним) або комбінованим.
Блок керування забезпечує керування електродвигуном ВГ в аварійних ситуаціях (обрив штанг, поломка редуктора, насоса, розрив трубопровода тощо), а також самозапуск ВГ після короткотривалої перерви в подаванні електроенергії.
Відомо Інші Індивідуальні механічні приводи, які також містять двигун, трансмісію і перетворювальний механізм. Для приводу з однотечним балансиром характерним є розміщення опори на закріпленому кінці балансира, а точки з’єднання шатуна з балансиром
- між головкою балансира й опорою. Урівноваження може бути як вантажним, так і пневматичним за рахунок стискання повітря в пневмоциліндрі з гідравлічним затвором. Повітря підпомповується в систему врівноваження невеликим компресором,
У балансирних ВГ з великою довжиною ходу точки підвішування штанг збільшено габаритні розміри окремих вузлів і всього устатковання. Велика маса балансира створює великі інерційні навантаження, які погіршують стійкість верстата.
У безбалансирних приводах зворотно-поступальний рух штанг відбувається за допомогою ланцюга або, як правило, канатів, перекинутих через шківи-зірочки, що закріплені на похилому до гирла свердловини стояку-опорі, тобто в них відсутній балансир. Безбалансирний верстат дає змогу збільшити довжину ходу гирлового штока. Він працює на відміну від балансирного верстата за симетричніш циклом, що поліпшує умови роботи вузлів редуктора верстата, а також колони насосних штанг. Безбалансирні верстати випускають серійно під шифрами ВБМ 3-1,8-700; ВБМ-6-3-2500 і ВБМ-12-5-800, де В-верстат; Б - безбалансирний; М- механічної дії; цифри означають те саме, що й у шифрі балансирного верстата. Частота руху точки підвішування штанг для наведених верстатів становить відповідно 5... 15; 6... 15 і 5...10ХВ’1.
Існують ШСНУ з гідроприводом. Відмітна особливість гідроприводних ШСНУ - використання НКТ як урівноважувального вантажу в поєднанні з об'ємним гіароприводом високого тиску. Устатковання монтується у вигляді моноблоку безпосередньо на фланці колони обсадних труб, тобто без будівництва спеціального фундаменту. Як силовий орган використовують довгі гідравлічні циліндри з рухомими в них поршнями. Поршень одного циліндра з'єднано із колоною НКТ, а другого - із колоною штанг. Зворотнопоступальний рух поршнів досягається за рахунок перемикання золотниковим пристроєм запомповуваної поверхневим силовим насосом рідини в порожнини циліндрів. У разі руху плунжера вниз циліндр свердловинного насоса переміщується вверх і рідина всмоктується. Колони НКТ і ШН переміщуються в протилежних напрямах, а для цього потрібно встановлювати два сальникових ущільнення на гирлі.
Обладнання гирла
Гирлове обладнання призначене для герметизації затрубного простору, внутрішньої порожнини НКТ, відведення продукції свердловини і підвішування колони НКТ. Гирлове обладнання складається з гирлового сальника 12, хрестовини 8 і запірних кранів.
Самовстановлювані гирлові сальники виробляють двох типів: з одним і двома ущільненнями. Тип сальника вибирають залежно від ступеня газопроявів і висоти положення статичного рівня рідини у свердловині. Гирловий сальник складається із самовстановлюваної сальникової головки і трійника. Він герметизує вихід гирлового штока за допомогою сальникової головки І забезпечує відведення продукції через трійник. Трійник угвинчують у муфту НКТ. Відмітна особливість сальника полягає в наявності просторового кульового шарніру між головкою сальника і трійником. Кульове з’єднання забезпечує самовстановлєння сальника в разі неспіввісності сальникового штока з віссю НКТ, що усуває однобічне зношування ущільнення набивки і полегшує процес заміни набивки. Само- встановлювані гирлові сальники розраховані на робочий тиск 4 МПа.
Колона НКТ підвішена на конусі у хрестовині і розміщена ексцентрично відносно осі свердловини, що уможливлює опускання приладів у затрубний простір через спеціальний гирловий патрубок 9 із засувкою. Обладнання іншого типу містить муфтову підвіску НКТ.
Для перепускання газу із затрубного простору в промисловий нафтотрубопровід і запобігання розливань нафти у випадку обриву гирлового штоку передбачено зворотні клапани.
Насосні штанги
Штанги призначені дня передавання зворотно-поступального руху плунжеру насоса.
Штанга являє собою стрижень кругового перерізу. Випускають штанги з легованих сталей діаметром (по тілу) 12,16,19,22,25,28 мм і довжиною 8 м для нормальних і корозійних умов експлуатації. Для регулювання довжини колони штанг з метою нормальної посадки плунжера в циліндрі насоса є також укорочені штанги довжиною 1; 1,2; 1,5; 2 і 3 м.
Штанги з’єднуються муфтами (з’єднувальними і перевідними). Для цього кінці штанг мають потовщені головки з накатаною різзю і квадратним перерізом для захоплення ключами.
Випускаються також порожнисті (трубчасті) штант з труб (зовнішній діаметр - 42 мм, товщина стінки - 3,5 мм) із привареними до них головками (Із труби діаметром 56 мм і товщиною стінки 12 мм). їх використовують для експлуатації неглибоких (до 1200 м) свердловин, в продукції яких міститься пісок.
. 464
Особлива штанга - це гирловий (сальниковий) шток (діаметр - ЗІ і 36 мм), який з’єднує колону штанг із канатною підвіскою. Поверхня його полірована (полірований шток).
Розробляється колона сталевих штанг, що намотуються на великий барабан.
Штангові свердловинні насоси
Існує багато конструкцій ШСН. Розглянемо конструктивні особливості насосів (семи типів і трьох виконань), які застосовують на вітчизняних промислах за нормальних і ускладнених умов експлуатації (рис.9.2). Вони забезпечують подавання 5,5...400 м3/добу за глибини підвішування насоса до 3500 м. За способом кріплення до колони НКТ розрізняють свердловинні насоси вставні (НСВ) і невставні (НСН).
НГВ-1 НСВ-2 Н('В-ІЬ21 Р1СВ-1ВД2 НСН-1 НСН-2 ИСН-2 Рисунок 9.2- Схеми сверд повшшо-цггакгових насосів |
Циліндр невставного (трубного) свердловинного насоса приєднується до колони НКТ і разом із нею опускається у свердловину. Плунжер НСН уводиться через НКТ у циліндр разом із
підвішеним до нього всмоктувальним клапаном на насосних штангах. Щоб не пошкодити плунжера під час опускання, його діаметр беруть меншим за внутрішній діаметр НКТ приблизно на 6 мм. Застосовувати НСН доцільно у свердловинах із великим дебітом, невеликою глибиною опускання і великим міжремонтним періодом. Щоб змінити насос (циліндр), необхідно витягати штанги і труби,
У верхній частині плунжера невсптвного насоса НСН-1 розміщуються нагнітальний клапан і шток із перевідником під штанги. До нижнього кінця плунжера за допомогою наконечника на захоплювальному штоцІ вільно підвішується всмоктувальний клапан. Під час роботи клапан садиться в сідло корпуса. Підвішувати всмоктувальний клапан до плунжера необхідно для зливання рідини з НКТ перед їх підніманням, а також для заміни клапана без піднімання НКТ. Наявність захоплювального штока всередині плунжера обмежує довжину його ходу, яка в насосах НСН-1 не перевищує 0,9 м.
У невставному насосі НСН-2 на відміну від насоса НСН-1 нагнітальний клапан розміщено на нижньому кінці плунжера. Для витягування всмоктувального клапана без піднімання НКТ використовують вловлювач (байонетний замок), який прикріплюють до сідла нагнітального клапана. Вловлювач має дві фігурні канавки для зачеплення, У клітку всмоктувального клапана вгвинчено шпиндель (укорочений шток) із двома потовщеними шпильками. Після посадки всмоктувального клапана в сідло корпуса поворотом колони штанг на один-два оберти проти ходу годинникової стрілки добиваються, щоб шпильки шпинделя ковзали по канавках вловлювача і всмоктувальний клапан від’єднувався від плунжера. Захоплення відбувається після посадки плунжера на шпиндель під час повороту колони штанг за ходом годинникової стрілки.
Невставний насос НСН-2 випускають із верхнім і нижнім кріпленням циліндра до НКТ. У другому випадку циліндр насоса нижнім кінцем встановлюють у муфту НКТ за допомогою перехІдника, а верхній його кінець вільний, тобто циліндр розвантажений.
Максимальна глибина опускання невставних насосів НСН-2 із нижнім кріпленням порівняно з насосами НСН-1, а також Із насосами НСН-2 з верхнім кріпленням збільшується відповідно з 1200 і 1500 м до 2200 м.
Вставний свердловинний насос НСВ у зібраному вигляді опускають усередину НКТ на штангах. Кріплення (посадка та ущільнення) насоса НСВ відбувається у замковій опорі, яка попередньо опускається на НКТ (замкові опори виготовляють із пружинними або малогабаритними якорями). Насос витягують із свердловини під час піднімання лише колони штанг. Тому насоси НСВ доцільно застосовувати у свердловинах з невеликим дебітом за великих глибин опускання.
Насос НСВ-1 складається із циліндра, плунжера, замка, клапанів нагнітального, всмоктувального та протипісочного. Всмоктувальний клапан угвинчено в нижній кінець циліндра, а нагнітальний - у нижній кінець плунжера. Для підвищення надійності та довговічності насоса ці клапани виконано подвійними парами “сідло - кулька”. Зверху плунжера передбачено шток із перехідником під штанги. Замок і протипісочний клапан розміщено у верхній частині циліндра.
Насос НСВ-2 на відміну від насоса НСВ-1 має замок у нижній частині циліндра. Насос садиться на замкову опору нижнім кінцем. Тим самим уможливлюються звільнення циліндра насоса від циклічного розтягувального навантаження та істотне збільшення глибини підвішування насосів. Якщо максимальна глибина опускання насосів НСВ-1 не перевищує 2500 м, то для насосів НСВ-2 вона становить 2500...3000 м.
Для експлуатації свердловин в ускладнених умовах розроблено насоси спеціальних типів або виконань. Для відпомповування рідини з об'ємним вмістом піску до 0,2% надійнішим є насос виконання НСВ-1П, який на відміну від насоса НСВ-І має одинарні клапани із сідлами з твердого стопу ВГ6-В. Для відпомповування рідини з об’ємним вмістом піску понад 0,2% призначений насос виконання НСН-2Т з трубчастими штангами (вІдпомповувана рідина з-під плунжера надходить у порожнисті штанги і по них піднімається на поверхню).
Для експлуатації свердловин обводнених (понад 99%) і зі значними піскопроявами (понад 0,2%) розроблено насоси виконання НСВ-Ю і НСВ-2В, в яких встановлено вузли верхнього та нижнього захисту з еластичними комірами, які запобігають потрапляння піску в зазор між плунжером і циліндром. Усередині плунжера встановлено сепаратор для відокремлення нафти з відпомповуваної рідини і змащування нею тертьових поверхонь плунжерної пари.
Для відпомповування високов’язкової (до 300 мПа-с) рідини призначено диференціальний насос однобічної дії НСВ-Ґ, який складається з двох спарених насосів, один з яких (верхній) є робочим, а другий створює додаткове зусилля для проштовхування плунжера в циліндрі під час ходу вниз.
На відміну від насоса НСВ-Г насос НСВ-Д на нижньому кінці нижнього циліндра має ще один всмоктувальний клапан, який створює камеру стискання і"азованої рідини. Під час ходу плунжерів уверх заповнюється об’єм нижнього циліндра і в кільцевому просторі дотискується газована рідина. Під час ходу вниз одна частина рідини з нижнього циліндра перетікає в піднімальні труби, а інша заповнює кільцевий простір. Така конструкція забезпечує роботу насоса за
об’ємного вмісту вільного газу на вході не більше 25%, а для інших конструкцій допустимий об’ємний вміст вільного газу має не перевищувати 10%.
Насосом НСН-А виконують форсований відбір рідини Із свердловин через НКТ, внутрішній діаметр яких є меншим за діаметр плунжера. Це досягається особливою його конструкцією - наявністю автозчепу, який складається із зчепу та захоплювача, І зливного пристрою.
Циліндри насосів бувають втулковими (зібраними із коротких сталевих або чавунних втулок у корпусі) і безвтулковими (із суцільної сталевої труби). Плунжери виготовляють із сталевих труб довжиною 1,2; 1,5 І 1,8 м. Зовнішня поверхня плунжера і внутрішня поверхня втулок відполіровані. Залежно від вмісту механічних домішок у відгюмповуваній рідині застосовують гладкі або з кільцевими канавками на зовнішній поверхні (типу “пІскозголювач”) плунжера.
Насоси виготовляють чотирьох груп посадок (0; 1; 2; 3) із зазором між плунжером і циліндром, який не перевищує відповідно 0,045;
0, 02...0,07; 0,07...0,12; 0,12...0,17 мм. Чим більша в’язкість рідини, тим вищою беруть групу посадкиДля вІдпомповування рідини з високою температурою або з підвищеним вмістом піску та парафіну рекомендується використовувати насоси третьої ірупи посадки, а за великої глибини опускання - із меншим зазором.
Умовний розмір насосів (за діаметром плунжера) І довжина ходу плунжера є у межах: для НСВ - відповідно 28...55 мм і 1,2...5 м, а для НСН-28...93 мм і 0,6...4,5 м.
Насос вибирають з урахуванням складу відпомповуваної рідини (наявності піску, газу та води), її властивостей, дебіту та глибини його опускання, а діаметр НКТ - залежно від типу й умовного розміру насоса.
§ 9.2 Подавання штангового насосного устатковання і чинники, які впливають на нього
Подавання устатковання
Оскільки під час ходу плунжера вниз штанги входять усередину циліндра насоса, то із циліндра при цьому витісняється рідина об’ємом V] ~{ш 5, а під час ходу плунжера вверх - об’ємом Г'Ь = 5, де Р-
гілоща поперечного перерізу плунжера (циліндра) насоса;^ - площа поперечного перерізу штанг; 5 - довжина ходу гирлового (полірованого) штока, яку тут беруть такою, що дорівнює довжині ходу плунжера £пл.
За повний (подвійний) хід (вверх і вниз) гирлового штока подавання
насоса
Уш = Уі+ К2=/ш5+(Р-/ш)5=^
За п ходів (гойдань головки балансира) хвилинне подавання = Г5-п. Помноживши результат на кількість хвилин у добі, дістанемо теоретичне подавання насоса.
1440(9.1) Але дійсне (фактичне) подавання О насоса, яке вимірюють на поверхні, як правило, менше за теоретичне подавання £>т Відношення дійсного подавання до теоретичного називають коефіцієнтом подавання штангового насоса =()/()г. Тоді дійсне подавання
штангово-насосного устатковання
£>=1440^лап. (9.2)
Коефіцієнт подавання а,, змінюється в межах від нуля до одиниці. У свердловинах, в яких проявляється так званий фонтанний ефект, тобто в частково фонтануючих через насос свердловинах, ап > 1.
Робота насоса вважається нормальною за 0^= 0,6...0,8. На величину ос,,
і, як наслідок — впливає багато чинників: деформація штанг і труб (0Сд); усадка рідини (ад); ступінь наповнення насоса рідиною (а„); витікання рідини (и^т.) Характеризуючи вплив цих чинників відповідними коефіцієнтами і враховуючи незалежність їх спільної дії,
можна записати:
ОСп = ОСд 0СуС ССн (ївит. (9.3)
Вплив деформації штанг і труб
Довгі колони штанг і труб під час надавання колоні штанг зворотнопоступального руху в процесі роботи устатковання поводять себе як пружні стрижні. За рахунок пружних деформацій штанг і труб зменшується довжина ходу плунжера порівняно з довжиною ходу гирлового штока 5, що безпосередньо впливає на величину подавання. Тоді можна записати вираз для коефіцієнта, який характеризує вплив деформацій штанг і тру ’б:
а„ = $„,/£ (9.4)
Величину 5 задають під час проектування експлуатації свердловини ШСНУ.
Для розрахунку 5т необхідно визначити навантаження, які спричинюють деформацію. Ці питання нижче розглянуто окремо.
Вплив усадки рідини
Циліндр насоса заповнюється рідиною (нафтою та водою) за температури ^всц і тиску всмоктування ц (на вході в насос). За таких умов подавання становить (Хрк ц). На поверхні рідина розгазовусться й охолоджується, її об’єм зменшується, тобто відбувається її усадка.
471
Фактично подавання тоді дорівнює (). Звідси коефіцієнт, який
ураховує усадку рідини,
оЧ'с Q/Q(pвc^}) 1 іЬ,
де Ь - об’ємний коефіцієнт рідини, який дорівнює відношенню об’ємів (витрат) рідини за умов всмоктування і за поверхневих умов.
Нехтуючи відносним рухом фаз, для водонафтової суміші записуємо
(9.6)
Де £?н(рвсц). £?в(рвсц) - витрати відповідно нафти та води за умов всмоктування; Он, Оь - дебіти (подавання) відповідно нафти та води за поверхневих умов; 6Н Ьв - об’ємні коефіцієнти відповідно нафта та води за умов всмоктування; пв = + Оь) - обводненість продукції
(частка води).
Вплив ступеня наповнення насоса рідиною
Ступінь наповнення насоса рідиною заіежить від вмісту вільного газу в ній. Його вплив на наповнення та подавання насоса враховують
коефіцієнтом наповнення циліндра насоса:
У Р (рве ц)
де V р (/>вс ц) - об’єм рідини, що надійшла із свердловини в циліндр насоса за тиску в ньому протягом ходу всмоктування р^^; - об’єм
циліндра, який описується плунжером під час всмоктування.
Через складність фазових переходів і сегрегацію фаз дослідниками було отримано різні формули для розрахунку коефіцієнта наповнення ан. М.М. Глоговський та І.І.Дунюшкін
запропонували розрахункові формули для визначення ймовірної середньої значили коефіцієнта наповнення. У нафтопромисловій практиці коефіцієнт наповнення насоса звичайно беруть за А.С.Вірновським у вигляді
№8)
де А’,,, = Уш/ - коефіцієнт, який характеризує частку шкідливого простору Ущ,' К ~ об’єм циліндра під плунжером за ного крайнього нижнього положення (між всмоктувальним і нагнітальним клапанами), в якому до кінця ходу плунжера вниз залишається газ у стисненому і розчиненому станах; Я'~ Уг/ У'р— газове число; УГ - об’єм вільного газу за тиску ц.
Якщо знехтувати шкідливим простором (&ш= 0), то отримаємо верхню межу коефіцієнта наповнення. Зрозуміло, що за відсутності вільного газу (Я' = 0) коефіцієнт наповнення ан= 1.
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 24 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
