Расчет утечек при использовании сборного плунжера

3 Расчет утечек при использовании сборного плунжера.

Исходные данные для расчета:

-   диаметр плунжера D_пл= 44,45 мм;

-  длина хода полированного штока S = 3,5 м;

-  число качаний n = 6 в минуту;

-  длина плунжера l = 330 мм;

-  коэффициент подачи насосной установки ŋ = 0,7;

-  ширина зазора на строну δ= 60 мк;

-  расстояние от устья до динамического уровня h= 2000 м;

-  нефть сильно обводнена , имеет кинематическую вязкость

ν=0,005 см²/сек.

Прежде всего для выяснения режима движения жидкости в зазоре определяем критическое значение ширины зазора , при котором ламинарный режим переходит в турбулентный :

.

Так как фактический зазор δ=60 мк >54мк , то режим движения жидкости в зазоре будет турбулентный , а потому расчет утечек для случая несоосного расположения плунжера в цилиндре ( оси параллельные , но не совпадают ) следует вести по формуле :

.   

Утечка жидкости в зазоре происходит только при ходе плунжера вверх , поэтому суточная утечка составит :

.

Суточная производительность насоса при указанных выше параметрах будет равна :

        Удельный вес утечек :

        

При турбулентном режиме движения жидкости в зазоре и соосном расположении плунжера в цилиндре ( оси их совпадают )

утечки определяют по формуле :

, где - скорость движения плунжера ;

, или  6,8  м³/сутки

Второй член правой этой формулы выражает количество жидкости , увлекаемой плунжером насоса при ходе вверх. Как видно из расчета, этот член при существующих скоростях движения плунжера очень мал ( составляет всего 3 см³/сек ) , а поэтому им можно принебречь.

При этом удельный вес утечек будет:

 

При ламинарном режиме движения жидкости в зазоре утечка будет расчитываться по формуле :

Cуточная утечка составит :

.

Удельный вес утечек :

.

При небольшом зазоре между плунжером и цилиндром насоса и имеющем при этом место ламинарном режиме движения жидкости удельный вес утечек немного выше , чем при турбулентном режиме.

Расчет показывает , что утечки жидкости в зазоре насосов с кольцевыми канавками при различных числах Рейнольдса практически одиковы с утечками при гладких плунжерах . Для малых чисел Рейнольдса

( Re<1000 ) за эффективную длину щели надо принимать длину плунжера за вычетом длины всех канавок , так как при канавках на плунжере не может возникать компенсирующий эффект гидравлического затвора .

Для чисел же Рейнольдса (Re>1000) за эффективную длину щели можно принимать длину плунжера , так как пропускная способность лабиринтной щели (с кольцевыми канавками ) практически такая же, как и гладкой щели такой же длины .