Какие факторы влияют на подачу ШСН?

К основным факторам, определяющим коэффициент подачи установки, можно отнести: деформацию штанг и труб, усадку жидкости, степень наполнения насоса жидкостью и утечки жидкости. Характеризуя влияние этих факторов соответствующими коэффициентами и учитывая их действия, записывают

(1)

Степень наполнения насоса характеризуется коэффициентом наполнения скважинного насоса - . Коэффициентом наполнения насоса называется отношение объема жидкости, поступивший в цилиндр насоса ко всему объему смеси .

(2),

где R – газовый фактор.

Этот коэффициент характеризует степень заполнения цилиндра насоса при такте всасывания жидкости, поступающей из скважины. Так как продукция скважины в общем случае состоит из жидкой и газовой фаз, то при такте всасывания часть объема цилиндра насоса может заполняться газовой фазой, выделяющейся из жидкости, что снижает коэффициент наполнения насоса жидкостью ( ).

Формула (2) не учитывает мертвого пространства в насосе и его влияния на коэффициент наполнения.

Под мертвым пространством насоса понимается разность объема цилиндра насоса и объема, описываемого плунжером между нижней и мертвыми точками.

При ходе плунжера вниз смесь в цилиндре сжимается и часть газа растворяется в жидкости. При ходе плунжера вверх давление газа под плунжером падает, растворенный газ выделяется и задерживает открытие всасывающего клапана. В результате под плунжер поступает меньше смеси.

С учетом мертвого пространства коэффициент наполнения равен:

(3),

где коэффициент мертвого пространства, отношение объема вредного пространства к объему цилиндра.

(4).

Коэффициент наполнения тем больше, чем меньше , то есть чем меньше объем вредного пространства и чем больше длина хода плунжера, а также чем меньше объем поступающего в насос газа.

Упругие деформации штанг и труб, приводящие к разности между длиной хода полированного штока и длиной хода плунжера, характеризуемые коэффициентом :

(5).

Если при работе СШНУ определяющими являются статистические нагрузки, то длина хода плунжера всегда меньше длины хода полированного штока на величину упругих деформаций штанг и труб за насосный цикл :

(6).

При определенных режимах работы СШНУ значительную роль начинают играть динамические, в частности, инерционные нагрузки от веса штанг в продукции и веса самой продукции. Инерционные нагрузки приводят к увеличению длины хода плунжера в сравнении с длиной хода полированного штока, которые характеризуются величиной .

Но может быть меньше, равна или больше , поэтому и коэффициент может быть меньше, равен или больше 1.

Усадка жидкости характеризуется коэффициентом усадки , учитывающего объемные свойства продукции скважины. Цилиндр насоса заполняется жидкостью при температуре и давлении на приеме насоса (в скважине). На поверхности жидкость дегазируется и охлаждается, ее объем уменьшается, то есть происходит усадка жидкости. Коэффициент усадки будет равен:

(7)

где - объемный коэффициент жидкости, равный отношению объемов жидкости при условиях всасывания и поверхностных условиях.

В процессе работы СШНУ возможны утечки жидкости через зазор между цилиндром и плунжером насоса (плунжерная пара), в клапанах насоса вследствие их износа, коррозии и частично немгновенного закрытия и открытия клапана, а также через неплотности муфтовых соединений НКТ. Эти утечки учитываются коэффициентом утечек:

(8)

где - объем утечек.

В отличие от рассмотренных выше факторов утечки жидкости являются переменными, возрастающими по времени, что приводит к уменьшению во времени коэффициента утечек и соответственно коэффициента подачи. С течением времени рабочие поверхности плунжера, цилиндра и клапанов изнаши­ваются в результате чего увеличиваются зазоры между ними и возрастают утечки жидкости. Для предотвращения утечек необходима тщательная пригонка плунжера к цилиндру. Чем больше глубина, тем тщательней должна быть пригонка, так как с увеличением глубины возрастает давление на плунжер, увеличивающее утечки.

В целом коэффициент подачи штангового насоса может изменяться в широких пределах и может быть больше 1 при полуфонтанной работе скважины. Для нормальных условий значение коэффициента подачи, анаходится в пределах 0,6-0,8. Если коэффициент подачи снижается до 0,5 и менее, требуется тщательная проверка работы установки, выявление причин снижения и принятие решений по повышению коэффициента подачи.