Способы повышения технологической эффективности эксплуатации шсну

Коэффициент подачи

Общее количество жидкости, которое падает насос при непрерывной работе за единицу времени, называется его производительностью. На промыслах производительность глубинных насосов подсчитывают за сутки и обычно выражают в весовых единицах, так как это удобно при сопоставлении характеристики насоса и дебита скважины.

Очевидно, что производительность насоса зависит в основном от объема, описываемого плунжером, и числа его ходов. За один двойной ход плунжера (двойным ходом плунжера считается движение плунжера вниз и вверх) насос подает объем жидкости, равный.

V=D² рS/4 (м³),.

где D-диаметр плунжера;

S-длина хода плунжера.

Если обозначить число ходов плунжера в минуту через n, то минутная производительность насоса в объемных единицах будет равна.

V_мин=рD² Sn/4 (м³/мин).

Чтобы получить произвлдительность насоса за сутки, эту величину надо умножить на число минут в сутках, т. Е. 60*24=1440:

V_сут=1440рD² Sn/4 (м³/сут).

Производительность насоса в весовых единицах может быть определена, если известен удельный вес г откачиваемой жидкости:

Q=1440рD² Snг /4 (т/сут).

Производительность насоса, рассчитанная по этим формулам, называется теоретической. Она показывает, какое количество жидкости может подавать насос при условии полного заполнения пространства цилиндра под плунжером и при отсутствии утечек жидкости в насосе и подъемных трубах.

Фактическая производительность насоса почти всегда меньше теоретической и лишь в тех случаях, когда скважина фонтанирует через насос, его производительность может оказаться равной или большей, чем теоретическая.

Отношение фактической производительности к теоретической называется коэффициентом подачи насоса. Эта величина характеризует работу насоса в скважине и учитывает все факторы, снижающие его производительность. Работа глубинного насоса считается вполне удовлетворительной, если коэффициент подачи больше 0,6−0,7.

Коэффициент подачи насоса и его фактическая производительность определяются следующими факторами.

1. Влияние свободного газа. Отрицательное влияние свободного газа на работу глубинного насоса выражается в том, что газ, заполняя часть объема цилиндра насоса, уменьшает его наполнение жидкостью.

Степень отрицательного влияния свободного газа зависит от его содержания в откачиваемой жидкости, а также от объема пространства, образующегося между нагнетательным и всасывающим клапанами насоса при нижнем положении плунжера. Это пространство, называемое вредным, есть во всех глубинных насосах.

Отрицательное влияние свободного газа на работу насоса возрастает по мере увеличения объема вредного пространства и становится более ощутимым при меньшей длине хода плунжера. Его можно сократить следующими мерами:

• а) применением глубинных насосов с уменьшенным объемом вредного пространства, что достигается размещением нагнетательного клапана в нижней части плунжера;
• б) увеличением длины хода плунжера;
• в) увеличением погружения насоса под уровень жидкости в скважине, вследствие чего жидкость поступает в насос под большим давлением с меньшим содержанием свободного газа;
• г) установкой на приеме насоса специальных приспособлений — газовых якорей, которые отводят часть газа в затрубное пространство.
• 2. Степень пригонки плунжера. В процессе работы насос испытывает давление в несколько десятков атмосфер, создаваемое весом столба жидкости в подъемных трубах. При таком давлении объем жидкости, протекающий через зазоры между плунжером и цилиндром насоса, может составить значительную величину. Эта жидкость, заполняя часть освобождаемого плунжером объема цилиндра, уменьшает степень его заполнения свежей жидкостью, поступающей из скважины.

С целью сокращения утечек жидкости через зазоры между плунжером и цилиндром последние тщательно с минимальными зазорами пригоняют друг к другу. Однако уменьшение зазоров не ликвидирует полностью утечки жидкости, а при слишком тугой пригонке плунжера к цилиндру увеличивается сопротивление трения между этими узлами и возникает опасность заклинивания плунжера. Степень пригонки плунжера к цилиндру выбирают в зависимости от условий эксплуатации скважины.

• 3. Износ деталей глубинного насоса. С течением времени рабочие поверхности плунжера, цилиндра и клапанов насоса изнашиваются, в результате чего увеличиваются зазоры между ними и возрастают утечки жидкости. Износ этих деталей особенно интенсивен в скважинах, продукция которых содержит песок, а также при наличии в откачиваемой жидкости пластовой воды и сернистых газов. По этой причине коэффициент подачи насоса в процессе работы в скважине постепенно снижается и со временем возникает необходимость в замене насоса. Для увеличения продолжительности работы глубинных насосов их детали изготавливают из качественной стали и чугуна и подвергают специальной обработке, которая повышает их износостойкость.
• 4. Негерметичность подъемных труб. Снижение коэффициента подачи насоса может происходить также вследствие утечек жидкости в колонне подъемных труб. Причиной этих утечек являются плохое свинчивание муфтовых соединений труб, загрязнений резьб, дефекты в резьбе или трещины в стенках труб. Негерметичность труб может привести к полному прекращению подачи жидкости насосом на поверхность.

Поэтому при спуске НКИ в скважину следить за качеством их свинчивания, состоянием резьбы и наружной поверхности.

5 .Влияние удлинений насосных штанг и подъемных труб. Длина хода плунжера никогда не соответствует длине хода точки подвеса штанг.

При ходе плунжера вверх, когда нагнетательный клапан закрыт, вес столба жидкости полностью передается на штанги и они растягиваются пропорционально приложенной нагрузке. В первый момент подъема точки подвеса штанг плунжер остается неподвижным и начинает двигаться вверх лишь после того, как штанги растянутся на некоторую величину. В результате этого полезный ход плунжера под нагрузкой оказывается меньшим, чем перемещение точки подвеса штанг.

При ходе плунжера вниз вес столба жидкости передается на приемный клапан насоса и воспринимается колонной подъемных труб, вызывая перемещение цилиндра насоса вниз и сокращая тем самым длину хода плунжера относительно цилиндра.

Таким образом, в результате деформации колонны штанг и труб длина хода плунжера насоса оказывается уменьшенной на величину. Равную сумме их растяжений от веса столба жидкости.

Потеря длины хода плунжера возрастает по мере увеличения глубины подвески насоса.

6. Влияние числа качаний и длины хода плунжера насоса. Формула, по которой подсчитывается теоретическая производительность насоса, показывает, что с увеличением числа качаний производительность насоса возрастает. В действительности же с увеличением насоса сначала возрастает, а затем начинает снижаться. Это происходит потому, что при большом числе качаний скорость перемещения плунжера увеличивается и жидкость, поступающая в насос не успевает заполнять освобождающийся объем цилиндра.

Недостаточное заполнение цилиндра не только снижает коэффициент подачи насоса, но и отрицательно влияет на работу всей установки, так как движение плунжера вниз сопровождается его ударами о жидкость, что вызывает сотрясение колонны штанг и неравномерную нагрузку на механизм станка-качалки. Такие явления особенно часто наблюдаются при небольшом погружении насоса в жидкость.

Поэтому чрезмерное увеличение числа хода плунжера глубинного насоса не рекомендуется, и для многих скважин считается нормальным число качаний до 12−15 в минуту. Более целесообразно увеличивать производительность насоса путем удлинения хода плунжера при меньшем числе его ходов, что улучшает условия работы всей глубиннонасосной установки.

МРП, коэффициент эксплуатации

Показателями, характеризующими работу скважины во времени, являются коэффициент эксплуатации (К_э) и межремонтный период (МРП).

К_э — это отношение отработанного скважиной времени, например, за год (Т_отр), к календарному периоду (Т_кал).

МРП — это среднее время между двумя ремонтами за выбранный период, или отношение общего отработанного времени Т за год к количеству ремонтов Р за этот же срок.

Путями повышения К_э и МРП являются сокращение количества ремонтов, продолжительности одного ремонта и увеличение времени пребывания скважины в работе.