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

                                                                     (8.1)

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; Кp — коэффициент расхода рабочей жидкости (отношение фактического расхода к теоретическому).

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. 8.2).

                     (8.2)

                     (8.3)

где F1, F2 и f — площади сечения соответственно плунжера насоса, плунжера двигателя и штока в м2;

Рн - давление столба нагнетаемой жидкости с учетом потерь напора в подъемной колонне; Рп — давление подпора, определяемое погружением насоса под динамический уровень жидкости в скважине, МПа;

Ртр — потери напора в погружном агрегате (механическое трение в плунжере и штоке), МПа; Р'р и Рр — 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

                                                                                 (8.4)

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

                                                                                         (8.5)

где Кс - коэффициент гидравлического сопротивления; dn - внутренний диаметр подъемных труб, м; dц - наружный диаметр напорных (центральных) труб, м.

Для определения Кс надо знать число Рейнольдса Re, которое зависит от скорости течения жидкости.

Давление рабочей жидкости (МПа) у силового насоса будет

где Рпр - потери напора в колонне, подводящей рабочую жидкость к погружному агрегату, МПа (определяются по формуле Дарси - Вейсбаха); Рг - 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.