Определение расхода рабочей жидкости

При подборе гидропоршневого насоса необходимо стремить­ся к максимальному сокращению удельного расхода рабочей жид­кости (расхода на тонну добываемой нефти).

Расход рабочей жидкости (м³/сут) будет равен

Q_рaб=l440(2F₂- f) s n K_p, (6.1)

где F₂ — площадь поперечного сечения плунжера погружно­го двигателя в м²; f — площадь поперечного сечения штока, м²; s — длина хода плунжера погружного двигателя, м; п — число двойных ходов плунжера в минуту; К — коэффициент расхода рабочей жидкости (отношение фактического расхода к теорети­ческому).

Определение силового давления рабочей жидкости

Для определения давления (напора) рабочей жидкости у си­лового (поверхностного) насоса пользуются уравнением равно­весия статических сил, действующих на плунжеры погружного агрегата (двигателя и насоса) при ходе их вверх и вниз (рис. 6.9).

F₂р_n+{F_l-f)p_n+p_mp=(F₂-f)P_p^’+F₁p_n, (6.2)

F₂p"_p +(F₁+ f)p_n = (F₂ + f)p_n + F₁ p_n + p_тр (6.3)

где F_1, F₂ и f— площади сечения соответственно плунжера насоса, плунжера двигателя и штока в м²; Р_н — давление столба нагнетаемой жидкости с учетом потерь напора в подъемной ко­лонне; Р_п — давление подпора, определяемое погружением на­соса под динамический уровень жидкости в скважине, МПа, Р_тр — потери напора в погружном агрегате (механическое трение в плунжере и штоке), МПа; Р'_р и Р — давление рабочей жидкости у плунжера двигателя погружного агрегата при ходе вверх и вниз, МПа.

Из этих уравнений находят Р'_р и Р"_р.

Среднее давление рабочей жидкости на входе в погружной агрегат

Р_ср = (Р' р + Р'' р)/2 (6.4)

Найденное количество рабочей жидкости и ее давление у поверхностного насоса дают возможность подобрать его по каталогам.

Рис. 6.9. Расчетная схема сил, действующих на плунжерную группу гидропоршневого агрегата: а — при ходе вверх; б — при ходе вниз.

При выборе насоса надо учи­тывать, что он должен работать непрерыв­но и длительно и что при индивидуаль­ных установках насосы располагаются в легких укрытиях.

Поскольку длинные колонны труб — очень хороший компенсатор, сглаживаю­щий колебания давления рабочей жидко­сти, то возможное неравенство расчетных давлений рабочей жидкости при ходе плунжеров вверх и вниз практически означает, что скорость движения их вверх и вниз различна.

После выполнения рабочего хода плун­жерной группы рабочая жидкость вытесняется и смешивается с откачиваемой скважинной жидкостью. Потери напора при дви­жении смешанной жидкости от погружного агрегата по колонне НКТ и далее до приемного резервуара определяются по формуле Дарси — Вейсбаха:

h_см = K_c HV²₂/2g(d_n-du), (6.5)

где К — коэффициент гидравлического сопротивления; d_n — внутренний диаметр подъемных труб, м; d _u— наружный диа­метр напорных (центральных) труб, м.

Для определения А' надо знать число Рейнольдса Re, которое зависит от скорости течения жидкости V.

Давление рабочей жидкости (МПа) у силового насоса будет

Р_сн = Р_р + Рп_Р – Р_г (6.6)

где Р_пр — потери напора в колонне, подводящей рабочую жидкость к погружному агрегату, МПа (определяются по формуле Дарси—Вейсбаха); Р_г — гидростатический напор столба рабочей жидкости в трубах, МПа.

При высоком газовом факторе для повышения коэффициен­та подачи необходимо либо увеличивать глубину погружения насоса под динамический уровень, либо устанавливать ниже насоса газовый якорь.