8.8 Насосы двойного действия

Предназначены (рисунок 57) для эксплуатации высокодебитных скважин малого диаметра. Основан на принципе использования хода штока вверх и вниз для подачи жидкости: при ходе вверх работают клапана 1 и 3, вниз – 2 и 4.

Несмотря на хорошую идею, широкого применения не получили из-за сложности изготовления. Кроме того, резко возрастает усилие при перемещении поршня вниз, что может отразиться на долговечности работы штанг. Насосы этого типа проходят промышленные испытания.

Рисунок 57- СШН двойного действия

8.9 Производительность сшн и факторы, влияющие на неё

Теоретическая производительность СШН определяется по формуле:

(173)

где – плотность откачиваемой жидкости, кг/м³;

D – диаметр плунжера, м;

S – длина хода, м;

n – число двойных ходов в мин.

К причинам снижающим производительность СШН, относятся: а) утечки через зазор между плунжером и цилиндром; в) утечки через неплотности нагнетательных и всасывающих клапанов; в) влияние газа; г) несоответствие скорости перемещения плунжера и скорости перетекания жидкости через всасывающий клапан; д) утечки в НКТ; е) потери из-за сокращения и удлинения труб и штанг.

Первые 4 фактора характеризуются коэффициентом наполнения насоса

(174)

где - фактическое наполнение насоса, м³;

- теоретический объем насоса, м³.

Определить практически невозможно, поверхностных замер производительности СШН учитывает все факторы в сумме.

Поэтому на практике в расчетах применяют коэффициент подачи насоса

(175)

где - подача насоса, замеренная на поверхности, м³/сут;

- теоретическая подача, м³/сут.

Истинную длину хода плунжера определяют по формуле (статическая теория) :

(176)

где S – длина хода сальникового штока;

L – глубина спуска насоса, м;

Н – число качаний в минуту;

– плотность жидкости, кг/м³;

Е – модуль упругости материала штанг (стали), МПа;

- площадь поперечного сечения штанг, см²;

- площадь сечения труб, см²;

F – площадь сечения плунжера, см².

Рассмотрим подробнее картину движения плунжера в насосе, для чего приведем схему на рисунке 58. Будем иметь ввиду, что:

(177)

1-плунжер в конце хода вниз; 2-начало хода вверх; 3-продолжение хода вверх; 4-ТПШ в верхнем положении; 5- начало хода вниз.

Рисунок 58-Схема изменения длин труб и штанг при перемещение плунжера.

1. Плунжер в конце хода вниз. ТПШ прошла путь. Нагнетательный клапан открыт, вес столба жидкости передается на всасывающий клапан, а через него на трубы, в результате трубы получили добавочное удлинение i_т ; штанги сократились на i_ш.

2. Начало хода вверх. Нагнетательный клапан закрывается, вес столба жидкости передается на штанги, они получают удлинение i_ш .

3. Продолжение хода вверх. Вес столба жидкости ввиду закрытия нагнетательного клапана передается на штанги, и трубы сокращаются на величину . Перемещение плунжера составляет величину

4. ТПШ в верхнем положении.

5. Начало хода вниз. Штанги разгружаются и сокращаются на , трубы удлиняются на , полезная длина хода сокращается на , трубы удлиняются на , полезная длина хода сокращается на .

Деформация штанг от массы жидкости определяется по формуле:

(178)

Деформация труб от массы жидкости:

(179)

Общая потеря хода за каждый рабочий цикл от упругих деформаций труб и штанг:

(180)

В многоступенчатой колонне:

(181)

где и - площадь сечений штанг, см²;

и - соответствующие длины колонны штанг, м.

Реальная длина хода плунжера:

(182)

При заякоренном насосе расчет реального хода должен вестись с учетом условия .