Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 [ 195 ] 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

или два нагнетательных клапана 20, а цилиндр насоса - всасывающий клапан 2. К приему насоса закреплен хвостовик 23.

Цилиндр скважинного насоса имеет различное конструктивное оформление, а внутренняя его поверхность тщательно обработана, равно как и наружная поверхность плунжера. Вместе они составляют пару трения.

Как видно из рис. 9.3, при ходе головки балансира вверх плунжер также перемещается вверх; при этом нагнетательный клапан 20 закрывается под действием веса продукции скважины, находящейся в НКТ. При снижешш давления в цилиндре насоса до величины, меньшей, чем давление на приеме (давление в скважине перед всасьшающим клапаном), всасывающий клапан 21 открывается и цилиндр насоса заполняется скважинной продукцией (такт всасьшания). При ходе плунжера вниз давление в цилиндре насоса повьппается, всасывающий клапан закрьшается, а когда давление в цилиндре насоса (под плунжером) становится большим, чем давление над плунжером, открывается нагнетательный клапан, и продукция из цилиндра через плунжер перетекает в колонну НКТ (такт нагнетания). Затем цикл повторяется.

Следует отметить, что колонна штанг работает в очень сложных условиях, связанных не столько с длительным контактом со скважинной продукцией (а она может быть и коррозионно активной), сколько со сложными и переменными ю времени нагрузками (растягивающими, сжима-юшими, изгибаюпщми и крутящими). Расчет колонны штанг с учетом всех действующих нагрузок является сложной физической задачей.

Одним из основных технологических вопросов является подача скважинной штанговой насосной установки.

9.3.3. ПОДАЧА СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ. КОЭФФИЦИЕНТ ПОДАЧИ

Рассмотрим схему плунжерного насоса, представленную на рис. 9.4. Перемещение плунжера осуществляется между нижней мертвой точкой (НМТ) и верхней мертвой точкой (ВМТ) и характеризуется величиной, называемой длиной хода плунжера 5. Наружный диаметр плунжера D принимается равным внутреннему диаметру цилиндра (хотя фактически между этими величинами имеется определенная разница 25; 5 - зазор между плунжером и цилиндром). При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан 4 закрывается под действием веса столба продукции скважины, находящейся в колон-

не НКТ 5. В цилиндре насоса 1 давление снижается и в определенный момент всасывающий клапан 3 открывается; продукция скважины поступает в цилиндр насоса (в подплунжерное пространство, которое увеличивается до тех пор, пока плунжер не придет в ВМТ). Ход плунжера из НМТ до ВМТ называется тактом всасывания.

Объем продукции скважины, поступившей в цилиндр насоса при такте всасывания, равен объему, описанному плунжером от НМТ до ВМТ V:

V = SF,M, (9.3)

где F - площадь поперечного сечения цилиндра (м), равная:

(9.4)

D -диаметр плунжера, равный внутреннему диаметру цшшццра,м.

Рис. 9.4. Принципиальная схема плунжерного насоса:

1 - цилиндр; 2 - плунжер; 3 - всасывающий клапан; 4 - нагнетательный клапан; S - колонна НКТ; 6 - колонна штанг

При ходе плунжера вниз (от ВМТ до НМТ) давление в цилиндре насоса повышается, всасывающий клапан 3 закрывается, и в определенный момент времени открывается нагаетательный клапан 4. Продукция из цилиндра насоса 1 перетекает через плунжер 2 в надплунжерное пространство. Ход плунжера из ВМТ до НМТ называется тактом нагнетания.

Таким образом, за один насосный цикл «ход вверх - ход вниз» объем продукции, откачиваемый из скважины, составляет:

V = S,[u]. (9.5)

Обозначим число двойных ходов плунжера в мин через п. Тогда теоретическая минутная подача насоса составит Q:

е;=-5,„,п,[мУмин]. (9.6)

Переходя к суточной подаче установки, умножим (9.6) на 1440 (число минут в сутках) и получим суточную теоретическую подачу установки Q:

а = • 5™ • п • 1440 = 3607iD,„5„n = 1440 • F • 5,., п ,[м7сут], (9.7)

где п - число двойных ходов плунжера в мин (число качаний балансира в мин).

Обозначая длину хода полированного штока (на поверхности) через 5, введем понятие условно теоретической подачи :

e = 1440 F-5-«,[MVcyT]. (9.8)

Введение условно теоретической подачи связано с тем, что длина хода плунжера 5, в каждом конкретном случае является неизвестной величиной и может существенно отличаться от известной длины хода полированного штока 5. Разница в указанньк параметрах связана не только с упругими деформациями штанг и труб под действием статических нагрузок, но также и с влиянием на упругие деформации инер-ционньк нагрузок, возникающих в насосной установке при определен-ньк режимах ее работы. Этот вопрос будет подробно рассмотрен ниже.

Таким образом, условно теоретическая подача установки может быть легко рассчитана в любой момент времени, для чего достаточно измерить (знать) длину хода полированного штока 5.

Фактическая суточная подача установки, измеряемая на поверхности по жидкости (после процесса сепарации) Q, может не со-