Работа привода ШСНУ сопровождается возвратно-поступательным перемещением колонны штанг. Определим работу, которую должен совершить двигатель в течение цикла работы скважинного насоса - при ходе штанг вверх и вниз. При этом пренебрежем силами трения и инерционными составляющими усилий.
Полагая уровень пластовой жидкости у приема скважинного насоса, найдем, что при ходе штанг вверх статическая нагрузка в точке подвеса штанг равна:
а при ходе вниз:
где Ршт - вес колонны штанг в жидкости;
- вес столба жидкости над полной площадью сечения плунжера.
При ходе штанг вверх работа, которую необходимо затратить, расходуется на подъем столба жидкости (т. е. совершение полезной работы) и на подъем колонны штанг (т. е. на увеличение ее потенциальной энергии):
При ходе штанг вниз полезная работа по подъему пластовой жидкости не совершается, а выделяется накопленная потенциальная энергия:
В результате за полный цикл работы установки совершенная работа будет равна:
Таким образом, полезная работа, совершаемая в течение двойного хода точки подвеса штанг, определяется работой по подъему столба жидкости на длину хода точки подвеса штанг.
В том случае, если привод установки не содержит устройств аккумулирующих потенциальную энергию колонны штанг при их ходе вниз и отдающих ее при ходе штанг вверх, то мощность приводного двигателя должна выбираться исходя из величины работы при ходе точки подвеса штанг вверх.
-180-
Соотношение мощностей двигателей установок с одними и теми же режимами работы, но отличающимися отсутствием или наличием уравновешивающего устройства, будет равно:
(4.22)
Для наиболее часто используемых сочетаний колонн штанг и скважинных насосов это соотношение изменяется в пределах от 5 до 9 и более, что означает, что мощность двигателя неуравновешенного привода должна быть в 5... 9 раз больше, чем мощность двигателя уравновешенного.
Уравновешивающее устройство должно обладать достаточным запасом, энергоемкости и иметь возможность изменять ее величину в зависимости от конструкции внутрискважинного оборудования, используемого в ШСНУ.