103. Производительность штангового насоса и факторы, определяющие производительность шсну.

ШСНУ – явл. насосом объемного действия => его производит. зависит от величины V цилиндра насоса.

НН – невставной насос; НВ – вставной насос.

Все насосы маркируются по d цилиндра: ;. чаще всего применяют насосы с l=2-2,5 м

; , т/сут - теоретич. производительность.

S – длина хода плунжера; 1440 – кол-во минут в сутках; F – площадь попер. сечения цилиндра плунжера; n – число качаний или число двойных ходов в мин.; ρ – ср. плотность откачиваесой ж.

Q_факт<<Q_теор

Причины снижения производительности:

I. Деформация колонны насосных штанг.

По паспорту величина относительного удлинения штанг максимально может достигать 16-18% от отности. удл. каждой штанги. Величина деформации штанг/труб зависит от сл. факторов:1. Собственный вес штанг и труб ( за вычетом F_арх – выталкивающей силы)2. Вес столба жидкости в НКТ.3. Силы трения: штанг о трубы; ж. о штанги и трубы(3-5% общих суммарных нагрузок).

II. Полнота заполнения цилиндра насоса жидкостью. Полонота зависит от газосодержания нефти или жидкости (глубины снижения давления в цил. насоса при всасывании; обводненности прод скв.). Для увеличения полноты заполнения жидкостью применяются сл способы:1. Предварительный отвод г. из жидк.(применение сеператоров, газовый якорь)2. увеличение глубины спуска насоса.

3. Ударные нагрузки, которые действуют при работе установки (гидравлические удары плунжера о жидкость, мех. удары плунжера о корпус насоса)

- коэф. подачи. Считается, что установка работает хорошо, если α=0.6-0.8 – для вертикальных скв.

α=α₁∙α₂∙α₃: α₁ – коэф., который учитывает деф. штанг и труб; α₂ – коэф., который учитывает влияние своб. газа на раб. насоса; α₃ – коэф., который учитывает доп. нагрузку на работу всей уст. (утечки в зазоре плунжера цил.)

α=0,9∙0,9∙0,9=0,7 – при самых благоприятных условиях – max! Бывает, что α и 0,8 и > 1 это происх. в тех случаях, когда плдъем жидкости происх. при условии фонтанирования скв.

104. Нагрузки в штангах и трубах при работе установки.

I. Статические нагрузки:

при ходе ↑

при ходе ↓ , b₁ – коэф. который учитывает потери веса штанг. в жидкости.

. При работе установки штанги испытывают действие разных по вел. нагрузки. Аварии (обрыв) происходит в нижней части кол. штанг, т.к. там штанги испытываю нагрузки по вел. меньше, но с большей частотой.

II. Динамические нагрузки:

1. Инерционные

Инерционная сила F_ин изменяется при движении балансира не только свою величину, но и направление действия (знак). В результате появл. дополнительная прибавка в длинне хода плунжера. S_пл=S-λ+S_ин, λ – деформация штанг и труб.

2. Вибрационные.

Эти нагр. возникают в момент страгивания плунжера из ВМТ или НМТ в результате наложения нагрузок в колонне штанг и труб возникают вынужденные колебания частота которых опред-ся по ф-ле: вынужденные колеб-я (для вертик. скв.) и скорости распространения звука в материале штанг и труб. Если колонна одноступенчатая а=4700 м/с; двухступенчатая а=4900м/с; трехступенчатая а=5300м/с. Результатом действия этих нагрузок явл. возникновение усталостных нарушений в материале штанг и труб.

Если ствол скважины искривлен и сущ. контакты поверхности труб с насосными штангами, вел. вибрационных нагрузок возрастают.

Если n_c≈n_в – резонанс. n_c – собственные колебания; n_в – вынужденные.

3. Ударные нагрузки:

Возникают в сл. случаях:1. Удар плунжера о жидкость в цил. насоса при ходе вниз.2. удар плунжера о всасывающий клапан в конце хода вниз (НМТ)3. Удар плунжера о цил. насоса, если плунжер выходит из насоса при ходе вверх.

Все перечисленные виды нагрузок действуют одновременно и в конечном итоге приводят к изменению структуры металла и его мех. прочности.