Глава VIII

эксплуатация скважин глубиннонасосными установками

§ 1. Устройство штанговой насосной установки

Установка состоит (рис. VIII.1) из поршневого насоса 2, станка-качалки /5, колонны штанг 4, соединяющих плунжер (пор­шень) с качалкой, и колонны труб 5 (НКТ), по которым отка­чиваемая . жидкость поднимается на поверхность. Электродви­гатель 14 служит для привода во вращение кривошипа 12, ус­тановленного на оси редуктора 13, и далее с помощью шатуна //, балансира 10 создает вертикальное возвратно-поступательное движение колонны штанг 4, подвешенных на головке балан­сира посредством канатной подвески 9. При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан 3 закрывается, жидкость над плунжером поднимается на длину его хода и через тройник 6 попадает в сборную сеть. Всасывающий клапан / насоса от­крывается, и жидкость из скважины попадает в цилиндр на­соса. При движении плунжера и штанг вниз клапан / закры­вается, воздействие столба жидкости передается на трубы. В этом случае нагнетательный клапан 3 открывается и продук­ция скважины перетекает в пространство над плунжером. Да­лее начинается новый цикл хода плунжера вверх.

Сальник 7 предусмотрен для герметизации устьевой арма­туры при возвратно-поступательном движении полированного штока 8, соединяющего штанги с канатной подвеской Р. Ста­нок-качалка уравновешен балансирным 16 и роторным 17 гру­зами, сглаживающими неравномерность нагрузки станка.

Если не происходит утечек газа и жидкости, то, очевидно, теоретическая суточная подача насоса Q_T при равенстве длин хода плунжера и полированного штока равна суммарному объ­ему, описываемому плунжером при ходе вверх:

Q_T=FS«1440, (VIII.1)

где F — площадь плунжера; S — длина хода полированного штока; п — число качаний (ходов) в минуту; 1440 —число минут в сутках.

Фактически подача насоса Q всегда меньше, так как длины хода плунжера и полированного штока не одинаковы, происхо­дят утечки жидкости через зазор между плунжером и цилинд­ром насоса, в цилиндр всасывается газ вместе с жидкостью,

возможны пропуски нефти и газа в резьбовых соединениях труб, т. е.

Q = FSnal№₉ (VIII.2)

где a = Q/Q_T — коэффициент подачи насоса (обычно а изменя­ется от 0 до 1).

Подача насосов варьирует в широких пределах — от не­скольких сот до 5—6 м³/сут, диаметр плунжера изменяется от 28 до 120 мм, длина хода полированного штока — от 0,3 до 6 м, число ходов — от 1 до 15 в 1 мин. В промысловых условиях при нормальной работе насоса обычно а^0,7—0,8, если даже утечки жидкости незначительны. Это объясняется тем, что в на­сос вместе с жидкостью всасывается и газ и длина хода плун­жера не соответствует ходу полированного штока. Отношение объема жидкости У_ж, фактически поступившей под плунжер, к объему V, описываемому плунжером, при ходе его вверх на­зывается коэффициентом наполнения насоса (р_н = = VJV).

Если в жидкости содержится большое количество газа (в насос поступает в основном газ), то коэффициент подачи а насоса будет низким вследствие малой величины коэффици­ента наполнения р_н- Для увеличения а повышают давление на приеме насоса, погружая его в область с меньшим содержанием свободного газа под динамический уровень, или устанавливают газосепараторы (газовые якоря) на приеме насоса, отделяющие газ от жидкости и направляющие его в затрубное (кольцевое) пространство. Коэффициент р„ можно повысить, увеличивая длину хода плунжера. На этот коэффициент существенно влияет несоответствие длины хода полированного штока и плунжера. Это связано с деформацией (растяжением и сокращением) штанг и труб в процессе работы насоса.