Основные параметры, характеризующие работу штангового скважинного насоса

Перемещение плунжера осуществляется между нижней мертвой точкой (НМТ) и верхней мертвой точкой (ВМТ) и характеризуется величиной, называемой длиной хода плунжера .

Объём продукции скважины (), поступивший в цилиндр насоса при такте всасывания, равен объёму, описанному плунжером от НМТ до ВМТ V:

; (3.1)

где: F – площадь поперечного сечения цилиндра (), равная:

– диаметр плунжера, равный внутреннему диаметру цилиндра, м.

За одним цикл «ход вверх – ход вниз» объем продукции (), откачиваемый из скважины, составляет:

. (3.2)

Обозначим число двойных ходов плунжера в минуту через n, тогда теоретическая минутная подача насоса составит ():

. (3.3)

Переходя к суточной подаче установки, умножим (3.3) на 1440 (число минут в сутках) и получим суточную теоретическую подачу установки.

Введение условно теоретической подачи связано с тем, что длина хода плунжера в каждом конкретном случае является неизвестной величиной и может существенно отличаться от известной длины хода полированного штока . Таким образом, условно теоретическая подача установки может быть легко рассчитана в любой момент времени, для чего достаточно измерить (знать) длину хода полированного штока .

Фактическая суточная подача установки, измеряемая на поверхности по жидкости (после процесса сепарации) , может не совпадать с по целому ряду причин. Отношение фактической подачи установки к условно теоретической подаче ее назовём коэффициентом подачи установки и обозначим его через η:

(3.4)

Штанговый скважинный насос – это насос поршневого действия и теоретическая подача рассчитывается очень просто, то есть коэффициент подачи равен единице. Однако в реальных скважинах действует много факторов, приводящих к снижению производительности. В условиях экспериментальной установки число действующих факторов можно свести всего к двум:

; (3.5)

где: – коэффициент, учитывающий упругие (продольные) деформации колонны штанг из-за периодического воздействия на них нагрузки столба жидкости или газожидкостной смеси, находящейся в колонне НКТ над плунжером;

– коэффициент наполнения, учитывающий влияние газа на полноту наполнения цилиндра насоса жидкостью при ходе плунжера вверх.

Из-за наличия упругих деформаций колонны штанг (в реальных скважинах длина колонны штанг может превышать 2 км) полезная длина хода плунжера () получается меньше длины хода головки балансира ():

; (3.6)

где – величина упругих деформаций колонны штанг, определяемая по динамограмме или рассчитываемая по закону Гука (относительная деформация прямо пропорциональная напряжению в штангах).

В нефти всегда растворено много газа, который при снижении давления переходит в свободное состояние и сильно мешает эффективной работе насосов, причём очень сильно – в насосах поршневого действия. Многие десятки тысяч скважин в России оборудованы именно такими насосами.

При ходе плунжера вверх воздух попадает в цилиндр насоса, и получим коэффициент наполнения:

; (3.7)

где: – объем жидкости, поступившей в цилиндр насоса при ходе плунжера вверх;

– объем, который освободил плунжер в цилиндре при ходе плунжера вверх.