Эксплуатация скважин штанговыми насосными установками (стр. 2 из 4)
Для эксплуатации скважин с различной геологопромысловой характеристикой и глубиной подвески насоса выделяются следующие 4 группы посадки.
Группа посадки…………………………... 0 IIIIII
Зазор на сторону, мкм………………….0 - 22,5 10 - 35 35 - 60 60 - 85
Насосы с группой посадки 0 и Iприменяют для откачки маловязкой нефти при глубине спуска свыше 1200 м в скважинах с повышенными устьевыми давлениями; насосы II группы посадки - для откачки жидкости малой и средней вязкости с глубины до 1200 м и средней температуре; насосы III группы посадки - для откачки высоковязкой жидкости или с высокой температурой, а также с повышенным содержанием асфальто-смолопарафиновых веществ и песка.
При повышенных скоростях откачки Sn>34 м∙мин-1 или высокой вязкости жидкости необходимо выбирать насосы с клапанными узлами увеличенного проходного сечения. Здесь S- длина хода полированного штока, м; n - число качаний балансира мин-1. В соответствии с вышеизложенными для рассматриваемых расчетных вариантов могут быть выбраны следующие насосы.
6. Выбираем колонны насосно-компрессорных труб.
При насосной эксплуатации применяют насосно-компрессорные трубы (табл. 9.3).
Диаметр НКТ выбирают в зависимости от типа и условного размера ШСН согласно табл. 4.
В соответствии с табл. 4 для 1-го варианта выбираем НКТ с условным диаметром 60 мм.
При откачке высоковязкой жидкости для снижения гидродинамического трения штанг целесообразно выбирать НКТ с условны диаметром н 1-2 размера большим, чем рекомендуемой в табл. 4.
Во всех расчетных вариантах могут быть использованы трубы гладкие или с высаженными наружу концами из стали группы прочности Д (см. табл.3).
3. Расчет коэффициента сепарации газа у приема насоса
Задача 2. Рассчитать коэффициент сепарации газа у приема насоса.
Решение. Коэффициент сепарации газа у приема ШСН определяем по приближенной формуле
(9)где Dэк - внутренний диаметр эксплуатационной колонны скважины, м; Dтн - наружный диаметр насосно-компрессорных труб на уровне приема насоса, м; ωs - относительная скорость движения газа на участке приема насоса.
Если экспериментальные данные отсутствуют, то в первом приближении может быть использована следующая зависимость:
0,02 м/с при В≤0,5,ωs= 0,17 м/с при В>0,5.
Вследствие сепарации части свободного газа у приема насоса изменяется газовый фактор жидкости, поступающей в насос и НКТ (так называемый «трубный» газовый фактор), который определяют по формуле
(11)предполагая состав газа неизменным, скорректированное значение давления насыщения рнас, соответствующее «трубному» газовому фактору, определяется из условия
(12)или по следующей формуле:
(13)Затем рассчитаем расход свободного газа
и газожидкостной смеси 
, поступающих в насос, т.е. с учетом коэффициента сепарации 
(14) 
(15)Подставим в формулу (9.9) - 9.15) числовые значения величин для 1-го расчетного варианта:
м3/м3; 
МПа;
м3/с;
м3/с=16,41 м/сут;
4. Определение давления на выходе насоса
Распределение давления по длине колонны НКТ может быть рассчитано по одной из методик, приведенных в гл. 5.; при этом необходимо учесть, что продукция движется по кольцевому зазору между трубами и насосными штангами.
Задача 3. Определить давления на выходе насоса.
Решение. Давление на глубине спуска насоса Lн, определяемое по соответствующей кривой распределения, принимаем за давление на выходе насоса; рвн =9,6 МПа.
Далее рассчитываем характеристики продукции, поступающей из насоса в колонну НКТ при ходе нагнетания, т.е. при рвн і, по (1) - (8), аналогично тому, как это было сделано ранее для давления рпн і .
Для 1-го варианта рвн і< 
, следовательно в продукции имеется свободный газ:
bн(рвн)=1+ (1,28 - 1)[(9,6- 0,1)/(13,0 - 0,1)]0,25=1,43;
bж(рвн)=1,43(1 - 0,2) + 1∙0,2=1,3;
Qж(рвн)=1,3∙1,35∙10-4/(1 - 0,2)=2,2∙10-4 м3/с;
Г0(рвн)=60[(9,6 - 0,1)/(13,0 - 0,1)]0,5=48,3 м3/м3;
1,35∙10-4(52,71-48,3)∙1∙0,1∙330/(9,6∙273)=0,075∙10-4 м3/с;
(1,1+0,075)∙10-4=1,075∙10-4 м3/с=10,15 м3/сут.
5. Определение потерь давления в клапанных узлах
Расчет максимального перепада давления 
ркл, возникающего при движении откачиваемой продукции через клапанные узлы насоса, основан на результатах работ А.М. Пирвердяна и Г.С. Степановой. В расчетах принято, что при наличии в потоке жидкости потока свободного газа в качестве расчетной используется максимальная абсолютная скорость течения смеси через отверстие седла клапана, а при откачке обводненной смеси не образуется высоковязкая эмульсия.
Расчет потерь давления ркл ведется в следующем порядке.
Расходы газожидкостной смеси через всасывающий 
и нагнетательный 
клапаны определены в задачах 2 и 3:
Максимальная скорость движения продукции 
в отверстии седла клапана с учетом неравномерности движения плунжера и соответствующее этой скорости число Рейнольдса Reкл равны соответственно
(16)
(17)где dкл - диаметр отверстия в седле клапана, м; υж - кинематическая вязкость жидкости, м2/с. В качестве υж выбирается вязкость того из компонентов, содержание которого в откачиваемой продукции наибольшее.
Задача 4. Определить потери давления в клапанных узлах.
Решение. Для 1-го варианта
Qкл вс=1,9∙10-4 м3/с,
Qкл н=1,175∙10-4 м3/с.
υmax вс=4∙1,9∙10-4/(0,02)2=1,9 м/с;
υmax н=4∙1,175∙10-4/(0,011)2=1,72 м/с;
Reкл вс =1,9∙0,02/(2∙10-6)=2∙104;
Reкл н =1,175∙0,025/(2∙10-6)=1,81∙104.
По графикам Г.С.Степановой определяем коэффициент расхода клапана ξкл в зависимости от числа Рейнольдса, вычисленного по (17) (рис. 3 кривая 1) ξкл вс=ξкл н=0,4.
Перепад давления в клапане рассчитываем по формуле
(18)где ρжд- плотность дегазированной жидкости.
ρжд=ρнд(1-βв)+ρвβв=800(1-0,1)+1000∙0,1=860 кг/м3; (19)
=(1,9)2∙860/(2∙0,42)=0,9∙104 Па≈0,01 МПа; 
=(1,72)2∙860/(2∙0,42)=0,8∙104 Па≈0,008 МПа.Затем рассчитываем давления в цилиндре насоса при всасывании и нагнетании:
рвс ц=рпн -
ркл вс=4,0-0,01=3,99 МПа; (20)рн ц=рвн -
ркл н=9,6+0,008=9,608 МПа. (21)6. Расчет утечек в зазоре плунжерной пары
На стадии проектирования штанговой насосной эксплуатации, когда еще не известен режим откачки, утечки в зазоре плунжерной пары нового (неизношенного) насоса рассчитываем по формуле А.М.Пирвердяна:
(22)