§ 2. Подача штангового скважинного насоса и коэффициент подачи

При перемещении плунжера вверх на величину его хода S_n вытесняется объем жидкости

q₁= S_n(F-f),

где F — площадь сечения плунжера (или цилиндра насоса); f — площадь сечения штанг.

При перемещении плунжера вниз на ту же величину S_n вытесняется дополнительный объем жидкости, равный

q₂ = S_nf

За полный (двойной) ход плунжера подача насоса равна сумме подач за ход вверх и ход вниз:

q = q₁ + q₂ = S_n (F-f) +S_nf = FS_n.

Если плунжер делает n ходов в минуту, то минутная подача будет равна (qn). Умножая на число минут в сутки, получим суточную подачу в объемных единицах

Q=FS_nn60*24=1440FS_nn. (X.I)

Действительная подача Q_K, замеренная на поверхности поcле сепарации и охлаждения нефти, как правило, меньше тео­ретической (за исключением насосных скважин с периодиче­скими фонтанными проявлениями) в силу целого ряда причин. Отношение Q_д к Q_T называют коэффициентом подачи насоса, который учитывает все возможные факторы, отрицательно влияющие на подачу ШСН.

Нормальным считается, если η > 0,6—0,65.

На коэффициент подачи ШСН влияют постоянные и пере­менные факторы.

К постоянным факторам можно отнести:

влияние свободного газа в откачиваемой смеси;

уменьшение полезного хода плунжера по сравнению с хо­дом точки подвеса штанг за счет упругих деформаций насос­ных штанг и труб;

уменьшение объема откачиваемой жидкости (усадка) в ре­зультате ее охлаждения на поверхности и дегазации в сепарационных устройствах.

К переменным факторам, изменяющимся во времени, можно отнести:

утечки между цилиндром и плунжером, которые зависят от степени износа насоса и наличия абразивных примесей в от­качиваемой жидкости;

утечки в клапанах насоса из-за их немгновенного закрытия и открытия и, главным образом, из-за их износа и коррозии;

утечки через неплотности в муфтовых соединениях НКТ, ко­торые все время подвергаются переменным нагрузкам.

Таким образом, результирующий коэффициент подачи на­соса можно представить как произведение нескольких коэффи­циентов, учитывающих влияние на его подачу различных фак­торов:

η=η₁η₂η₃η₄, (х.4)

где η₁ — коэффициент наполнения цилиндра насоса жидкостью, учитывающий влияние свободного газа; η₂ — коэффициент, учи­тывающий влияние уменьшения хода плунжера; η₃—коэффи­циент утечек, учитывающий наличие неизбежных утечек жидко­сти при работе насоса; η₄ — коэффициент усадки, учитываю­щий уменьшение объема жидкости при достижении ею поверхностных емкостей.