Производительность насоса. Теоретическая производительность ШСН равна

Теоретическая производительность ШСН равна

, м³/сут.,

где 1440 - число минут в сутках;

D - диаметр плунжера наружный;

L - длина хода плунжера;

n - число двойных качаний в минуту.

Фактическая подача Q всегда < Q t.

Отношение , называется коэффициентом подачи, тогда Q = Q _t a _n, где a _n изменяется от 0 до 1.

В скважинах, в которых проявляется так называемый фонтанный эффект, т.е. в частично фонтанирующих через насос скважинах может быть a _n >1. Работа насоса считается нормальной, если a _n =0,6¸0,8.

Коэффициент подачи зависит от ряда факторов, которые учитываются коэффициентами

a _n= a _g× a _ус× a _н× a _уm,

где коэффициенты:

a _g - деформации штанг и труб;

a _ус - усадки жидкости;

a _н - степени наполнения насоса жидкостью;

a _уm - утечки жидкости.

где a _g = S _пл/ S, S _пл - длина хода плунжера (определяется из условий учета упругих деформаций штанг и труб); S - длина хода устьевого штока (задается при проектировании).

S _пл= S - D S, D S =D S _ш+D S _т,

где D S - деформация общая; S - деформация штанг; D S _т - деформация труб.

a _ус = 1 / b

где b - объемный коэффициент жидкости, равный отношению объемов (расходов) жидкости при условиях всасывания и поверхностных условиях.

Насос наполняется жидкостью и свободным газом. Влияние газа на наполнение и подачу насоса учитывают коэффициентом наполнения цилиндра насоса

где - газовое число (отношение расхода свободного газа к расходу жидкости при условиях всасывания).

Коэффициент, характеризующий долго пространства, т.е. объема цилиндра под плунжером при его крайнем нижнем положении от объема цилиндра, описываемого плунжером. Увеличив длину хода плунжера, можно увеличить a _н.

Коэффициент утечек

где g _yт - расход утечек жидкости (в плунжерной паре, клапанах, муфтах НКТ); a _yт - величина переменная (в отличие других факторов), возрастающая с течением времени, что приводит к изменению коэффициента подачи.

Оптимальный коэффициент подачи определяется из условия минимальной себестоимости добычи и ремонта скважин.

Уменьшение текущего коэффициента подачи насоса во времени можно описать уравнением параболы

, (3.1.)

где [ОП1] a _n - начальный коэффициент подачи нового (отремонтированного) насоса; T - полный период работы насоса до прекращения подачи (если причина - износ плунжерной пары, то Т означает полный, возможный срок службы насоса); m - показатель степени параболы, обычно равный двум; t - фактическое время работы насоса после очередного ремонта насоса.

Исходя из критерия минимальной себестоимости добываемой нефти с учетом затрат на скважино-сутки эксплуатации скважины и стоимости ремонта, А. Н. Адонин определил оптимальную продолжительность межремонтного периода

, (3.2.)

где t _p - продолжительность ремонта скважины; B _p ‑ стоимость предупредительного ремонта; B _э - затраты на скважино-сутки эксплуатации скважины, исключая B _p.

Подставив t _мопт вместо t в формулу (3.1.), определим оптимальный конечный коэффициент подачи перед предупредительным подземным ремонтом a _nопт.

Если текущий коэффициент подачи a _nопт станет равным оптимальному a _nопт (с точки зрения ремонта и снижения себестоимости добычи), то необходимо остановить скважину и приступить к ремонту (замене) насоса.

Средний коэффициент подачи за межремонтный период составит

.

Анализ показывает, что при B _p/(B _э× T)<0,12 допустимая степень уменьшения подачи за межремонтный период составляет 15¸20%, а при очень больших значениях B _p/(B _э× T) она приближается к 50%.

Увеличение экономической эффективности эксплуатации ШСН можно достичь повышением качества ремонта насосов, сокращением затрат на текущую эксплуатацию скважины и ремонт, а также своевременным установлением момента ремонта скважины.