Факторы, влияющие на коэффициент подачи установки

К основным факторам, определяющим коэффициент подачи установки, можно отнести:

1. Коэффициент наполнения скважинного насоса — β. Этот коэффициент характеризует степень заполнения цилиндра насоса при такте всасывания жидкостью, поступающей из скважины. Так как продукция скважины в общем случае состоит из жидкой и газовой фаз, то при такте всасывания часть объема цилиндра насоса может заполняться газовой фазой, выделяющейся из жидкости, что снижает коэффициент наполнения насоса жидкостью (β < 1). Сложные процессы, связанные с фазовыми переходами в цилиндре насоса, требуют специального рассмотрения, что и будет сделано ниже.

2. Упругие деформации штанг и труб, приводящие к разности между длиной хода полированного штока и длиной хода плунжера, характеризуемые коэффициентом ηλ:

Если при работе СШНУ определяющими являются статические нагрузки, то длина хода плунжера Sпл всегда меньше длины хода полированного штока S на величину упругих деформаций штанг и труб за насосный цикл λ:

                                                                                    (5.5)

При определенных режимах работы СШНУ значительную роль начинают играть динамические, в частности, инерционные нагрузки от веса штанг в продукции и веса самой продукции. Инерционные нагрузки приводят к увеличению длины хода плунжера Sпл в сравнении с длиной хода полированного штока S, которая характеризуется величиной λi.

В соответствии с этим, а также учитывая выражение (5.5), можно записать:

Тогда получим:

Рассмотрим возможные соотношения между λ и λi:

при λ = λi.            ηλ = 1;

при λ > λi             ηλ < 1;

при λ < λi                      ηλ > 1.

Таким образом, коэффициент, учитывающий упругие деформации, таков:        .

3. Рассмотрим влияние утечек продукции скважины как в самом насосе (зазор «цилиндр—плунжер», клапаны), так и на пути движения продукции от насоса до устья (через резьбовые соединения НКТ, через возможные нарушения труб за счет их протертости штангами и т.п.). Обозначим суммарные утечки продукции через Qут. Коэффициентом утечек ηут назовем отношение объема утечек Qут  к условно теоретической подаче Qусл:

                                                                                     (5.6)

Анализ выражения (5.6) показывает, что при Qут=0, ηут=0; при Qут=Qусл, ηут=1. Таким образом, коэффициент, учитывающий утечки (1-ηут), всегда меньше единицы (1 - ηут)<1.

Кроме перечисленных факторов, на коэффициент подачи влияет разница термобарических условий на глубине спуска насоса в скважине и поверхностных условий, при которых определяется фактическая подача, что связано не только с изменением объемов продукции, но и с фазовыми переходами (выделение газа из раствора).

4.   Коэффициент, учитывающий объемные свойства продукции скважины (нефть, нефть + вода). Под этим коэффициентом будем понимать отношение фактической подачи жидкости в поверхностных условиях Qфп к фактической подаче, приведенной к термобарическим условиям в скважине (в насосе) Qфс:

В общем случае, когда продукция представлена нефтью и водой, имеем:

где Qфп — фактическая подача жидкости в поверхностных условиях, м3/сут; Qнп, Qвп — соответственно фактические подачи нефти и воды в поверхностных условиях, м3/сут.

Фактическая подача жидкости в условиях скважины (насоса) Qфс:

где Qнс, Qвс — соответственно фактические подачи нефти и воды в условиях скважины (насоса), м3/сут. Запишем:

                                                                     (5.7)

                                                                    (5.8)

где — соответственно объемные коэффициенты нефти и воды при давлении в скважине (насосе) Рс и температуре Тс. С учетом (5.7) и (5.8) запишем выражение следующим образом:

Таким образом, коэффициент, учитывающий объемные свойства продукции, таков:

Обводненность В определяется долей воды в продукции скважины

откуда:

Подставляя, окончательно получаем:

                                                 (5.9)

Анализ выражения (5.9) показывает:

при В = 0  

при В = 1  

Независимо от обводненности продукции прии коэффициент, учитывающий объемные свойства продукции,

Во всех других случаях: и и др. необходимо проводить дополнительный анализ величины коэффициента ηоб.

В общем случае коэффициент подачи η является произведением всех рассмотренных коэффициентов, т.е.

Таким образом, если:то численная величина коэффициента подачи нормально работающей насосной установки (СШНУ) может изменяться так:                       т.е., если коэффициент подачи насосной установки больше единицы, это не является абсолютным доказательством фонтанирования скважины через насос без дополнительных исследований работы установки. Если коэффициент подачи снижается до 0,5 и менее, требуется тщательная проверка работы установки в целом и принятие соответствующих решений.