Влияние вязкости откачиваемой жидкости и газа на рабочую характеристику насоса. Способы защиты погружного насоса от попадания в него свободного газа, страница 6

После открытия нагнетательного клапана нерастворившийся газ прорвется в колонну насосных труб. Подчеркнем, что во всех формулах объемы приведены к давлению всасывания. Отметим также, что второй случай является редким, соответствующим очень небольшим глубинам спуска насоса, в чем можно убедиться из следующего простого примера.

Большее значение р брать не следует, так как оно соответствовало бы очень малому значению коэффициента наполнения.

До сих пор речь шла о случаях, когда свободный газ не успевал от­делиться от жидкости (нефти); для них и была выведена формула.

Рассмотрим теперь случаи, когда, вследствие значительности скорос­ти всплывания пузырьков, весь газ (или большая часть его) скопится под плунжером во время хода вверх, образуя газовую "шапку". При обратном ходе газ не будет практически растворяться в нефти, так как площадь контакта нефть - газ мала (практически равна площади сече­ния цилиндра). Газ будет сжиматься. Ясно, что в этом случае в мертвом пространстве не будет растворенного газа при р > р и формула примет вид

Оценим теперь длину дегазированной зоны в цилиндре при ходе плунжера вниз. Точное решение задачи сопряжено со сложными, гро­моздкими расчетами, поэтому ограничимся сугубо ориентировочными оценками. Решающим фактором является скорость" относительного движения пузырька w. Эта скорость при ходе вниз должна уменьшаться вследствие роста давления и уменьшения размера пузырька.

Для упрощения расчета примем некоторое среднее значение скорости w"в 0,3 м/с, основываясь на сравнительно слабой зависимости ее от диа­метра пузырька в довольно широком диапазоне его изменения. Продолжительность хода вниз равна 30/п (п — число качаний). Тогда путь, пройденный пузырьками от всасывающего клапана (путь дегазации), приближенно равен

Для простоты рассуждений примем просветы плунжера и мертвого пространства одинаковыми и равными F(т.е. не будем учитывать кон­структивные особенности насоса, обусловливающие неравенство величин просветов). Тогда высота мертвого пространства будет

Это выражение - грубо приближенное не только вследствие указан­ной оговорки (постоянство скорости), но еще и потому, что в расчете не учитывается вытеснение всплывающими пузырьками жидкости вниз, т.е. в приведенных рассуждениях баланс расходов нефти и газа нарушен. Тем не менее выражение датет представление о степени дегазации и применимости второй схемы (второго случая) к рассматриваемой за­даче.

Пусть ш=0,5,5 = 3мил= 10 мин . Величину wпримем равной 0,3м/с (см. выше), тогда по формуле (III. 18) имеем:

т.е. около 60 % мертвого пространства будет дегазировано.

Иными словами, довольно значительная часть мертвого простран­ства содержит свободный газ и формула в этом случае даст за­вышенное значение для т?.

Из выражения с очевидностью следует, сколь значительно влияние w и 5л на степень дегазации. Для режима Стокса при пузырьках малого размера степень дегазации ничтожно мала, порядка нескольких процентов, поэтому здесь с высокой степенью точности можно принять формулу .

Поскольку оба случая  являются предельными, истинное значение коэффициента наполнения заключено в интервале

6. ПОДАЧА И КОЭФФИЦИЕНТ ПОДАЧИ УШГН

Теоретическая подача штангового глубинного насоса    опреде­ляется в м³/сут по формуле:

                                                                           (13)

где S_ПЛ — длина хода плунжера насоса;

       п — число колебаний толовки балансира в минуту;

      1440 — число минут в сутках.

С учетом неравенства длины хода плунжера длине хода голов­ки балансира S_гбразличают также условно-теоретическую подачу:

                                                                          (14)

Действительная подача УШГН определяется уравнением

Q_ф  = αQ_T,

где  — коэффициент подачи насосной установки.