3.1.4. Некоторые расчетные зависимости рабочих параметров для подбора гидропоршневых насосных установок

При выборе установки гидропоршневого насоса основная задача — определение ее схемы и параметров комплектующего оборудования (скважинного и наземного). Исходные данные расчетов принимаются из промысловых данных, за исключе­нием размеров НКТ, которые выбираются в зависимости от схемы гидропоршневой насосной установки (ГПНУ). Схему ГПНУ выбирают в зависимости от объема добычи и размера обсадной колонны скважины. В принципе для малых отборов можно применять схему ГПНУ с замкнутой циркуляцией ра­бочей жидкости и со сбрасываемым погружным агрегатом, при средних отборах — со смешиванием рабочей и добываемой жид­костей и со сбрасываемым агрегатом, а для больших отборов — схемы ГПНУ с погружным агрегатом, спускаемым на НКТ. Так, например, установки со сбрасываемым погружным агрегатом можно применять в зависимости от схемы подъема рабочей жид­кости и схемы спуска труб при следующих параметрах:

1) при замкнутой схеме циркуляции рабочей жидкости, двух параллельных колоннах НКТ и установке пакера в скважи­не — для добычи до 100 м³/сут, если обсадные трубы диа­метром 168 мм, и около 20 м³/сут, если диаметр 146 мм;

2) при смешивании рабочей жидкости с добываемой, одной ко­лонне НКТ и пакере — для добычи примерно до 500 м³/сут, если обсадные трубы диаметром 168 мм, и 300 м³/сут, если диаметр 146 мм.

При больших подачах необходимо применять погружные аг­регаты, спускаемые в скважину на колонне НКТ.

Структура расчетов по подбору гидропоршневых насосов

Расчет параметров узлов установки ГПНУ содержит в основ­ном следующие этапы:

1. Определение глубины необходимого погружения насоса под динамический уровень при заданном коэффициенте наполне­ния насоса, газовом факторе (с учетом гидравлического сопро­тивления во всасывающем клапане насоса).

2. Определение глубины спуска насоса в скважину с учетом расположения динамического уровня жидкости и погружения насоса под этот уровень.

3. Выбор типоразмера погружного агрегата.

4. Выбор параметров и состава наземного оборудования.

Глубина необходимого погружения насоса под динамичес­кий уровень определяется так же, как и в подобных расчетах для штанговых насосов. При определении глубины спуска насоса в скважину рассчитывают глубину расположения динамического уровня по известному расположению статического уровня, ко­эффициенту продуктивности и заданному объему отбираемой жидкости. Глубина спуска насоса будет равна сумме глубины расположения динамического уровня жидкости в скважине и глубины погружения насоса под этот уровень.

Типоразмер погружного агрегата выбирается по подаче и на­пору насоса и габариту погружного агрегата. Подача насоса за­дана. Напор, который должен развивать погружной насос, оп­ределяется в случае, если добытая жидкость поднимается по свободной внутренней полости НКТ и применена замкнутая циркуляция жидкости. При подъеме жидкости по кольцевому пространству в этой формуле должны быть изменены зависи­мости, принятые для определения работы газа в подъемном канале, и определения сопротивления потоку в нем. Также уточ­няются эти зависимости и при смешивании добытой и рабочей жидкостей.

Габариты погружного агрегата выбираются в зависимости от принятой схемы обустройства скважины (параллельные или кон­центричные колонны, использование пакера), принятой схемы циркуляции рабочей жидкости и диаметра обсадной колонны скважины.

Параметры поверхностного оборудования, а это прежде всего подача и давление рабочей жидкости, определяются в зависимо­сти от размеров выбранного погружного агрегата. Объем подачи рабочей жидкости зависит от диаметра, длины хода и частоты ходов плунжера двигателя погружного агрегата. При расчете этого объема необходимо учесть утечки жидкости в системе, потери жидкости на переключение золотника. При расчете давления рабочей жидкости у поверхностного насоса учитываются разме­ры поршней двигателя и насоса, штока, соединяющего поршни, потери напора в трубах и в самом погружном агрегате, силы трения движущихся деталей в агрегате.