Динамограмма работы шгну.

Во всех случаях будем считать, что утечки в зазоре плунжер-цилиндр и в клапанных узлах – отсутствуют, а пластовая жидкость – дегазирована. В варианте «а)» рассмотрим работу внутрискважинного оборудования, полагая, что действует только вес штанг, погруженных в жидкость и гидростатическая нагрузка Δ. Переменные нагрузки рассматривать не будем, что допустимо при предположении, что точка подвеса штанг движется очень медленно. Силами трения пренебрегаем. Примем, что колонны штанг и труб не деформируются.

В этом случае динамограмма штангового насоса будет представлять собой прямоугольник ABCD, площадь которого равна полезной работе, совершаемой при подъеме пластовой жидкости.

Во время хода штанг вверх усилие в т. подвеска штанг будет соответствовать ординатам т. В и С и равно . При ходе штанг вниз оно будет соответствовать ординатам т.DиAи равно. Однако работа скважинной насосной установки сопровождается значительными периодическими удлинениями колонны штанг(рис б)

В начале хода штанг вверх точка подвеса штанг и плунжер находятся в нижнем положении (т. ). При этом нагнетательный и всасывающий клапаны закрыты. При перемещении устьевого штока вверх колонна штанг начинает растягиваться под действием веса столба жидкости. Одновременно с этим по мере восприятия штангами усилия колонна НКТ разгружается и, следовательно, сжимается. В течение этого периода плунжер и цилиндр двигаются вверх (на величину), не перемещаясь относительно друг друга. Когда устьевой шток переместится вверх на расстояниедеформаций под действием веса стола жидкости Δ, (т.) плунжер начнет двигаться относительно цилиндра. Если бы скважинный насос был заякорен, т.е. жестко закреплен относительно эксплуатационной колонны, то, а восприятие нагрузки характеризовалось бы прямой. Поскольку к колонне штанг приложены так же и силы механического и гидродинамического трения, то ордината т.возрастает на их величину. После окончания деформирования штанг и труб плунжер начинает двигаться вверх (уч.), всасывающий клапан открывается, жидкость заполняет объем под плунжером.. Достигнув крайней верхней точки устьевой шток останавливается (т.) и начинает перемещаться вниз (линия). При этом всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается. При этом усилие веса от столба жидкости будет переноситься со штанг на трубы, что будет сопровождаться сжатием штанг и растяжением труб. До окончания этого процесса плунжер будет неподвижен относительно цилиндра, и лишь когда цилиндр сместится вниз на величину, а колонна штанг сожмется на величину(т.) плунжер начнет движение относительно цилиндра. Нагрузка в т. подвеса штанг, т.к. силы трения направлены в сторону противоположную движению штанг.

Сила механического трения штанг о НКТ зависит от множества факторов: диаметра штанг и муфт, коэф. трения, приработки штанг и НКТ, инклинограммы скважины и др. Их величина составляет 2-5% от статических сил. Сила трения штанг

,

где - коэффициент трения штанг о трубы (0,25-0,3); β – угол отклонения оси скважины от вертикали в радианах. Сила трения плунжера о цилиндр может быть найдена по эмпирической формуле:,

где - диаметр плунжера в метрах;- зазор, мм;=1,84 и 137 – для обводнённых и 1,65 и 127 – для безводных скважин соответственно. Силы гидродинамического трения могут изменяться в широких пределах: для маловязких нефтей – 200-500Н; для высоковязких – соизмеримы с весом колонны штанг.