Главные детали ГШН и самые большие по размерам -- это цилиндр и плунжер. Из [3] рабочие цилиндры имеют следующие виды исполнения:
- кожух с цилиндрическимивтулками;
- толстостенные или тонкостенные прецизионно хонингованные цилиндры;
- толстостенные или тонкостенные хонингованные цилиндры для применения в комбинации с плунжером с мягким уплотнением.
И толстостенные, и тонкостенные цилиндры изготавливают из холоднотянутых бесшовных или электросварных труб. Для изготовления цилиндров могут применяться углеродистые и легированные стали, адмиралтейская латунь, монель-металл и др. Для упрочнения внутренней поверхности цилиндров применяют различные методы.
По стандартам API (Американского нефтяного института) длины цилиндров для трубных насосов составляют 5, 7, 9, 11, 15 и 20 футов и для вставных — 7, 8, 10, 12, 16, 20 и 24 фута (фут — 30,48 см). Это значит, что длина цилиндра может быть от 1,5 до 7 м и вся внутренняя поверхность его должна быть обработана с высокой точностью. Так, предельные отклонения внутреннего диаметра толстостенных цилиндров составляют 0,05 мм.
При работе насоса внутри цилиндра возвратно-поступательно двигается плунжер. Плунжеры, в зависимости от условий эксплуатации насосов, могут изготавливать из углеродистой, легированной и нержавеющей сталей, хромированные или с твердым напылением, обладающие высокой стойкостью к коррозии и абразивному износу.
По наружному диаметру плунжеры изготавливают с высокой точностью, ибо величина зазора между плунжером и цилиндром определяет группу посадки (Fit). Приведем требования группы посадок в табл. 1.
Интересно отметить, что по рекомендациям фирмы "Шеллер-Блекманн" [6] наиболее предпочтительными являются группы посадок, указанные в табл. 2.
По стандарту API, длина рабочей части плунжера равна 3, 4, 5, 6 футам плюс 3 дюйма. При подборе плунжеров рекомендуется эмпирическая зависимость: 1 фут длины плунжера на 300 м высоты напора. Одновременно указывается, что для обеспечения достаточной смазки длина плунжера по возможности не должна превышать 6 футов.
При движении плунжера в цилиндре создается поршневой эффект. Чем меньше зазор, тем меньше утечки, тем выше КПД насоса. Однако конструктивные особенности насоса не позволяют повышать его КПД.
По данным [6], потери в добыче нефти вязкостью 1 (МПа•с) за счет утечки глубинного насоса диаметром 31,8 мм длиной 4 фута составляют при столбе жидкости 1200 м и зазоре в насосе 0,002" -200; 0,003" — 500; 0,004" — 1200 и 0,005" —2100 л/сут.
Нами это относится к недостаткам в конструкции насосов.
Снижение потерь подачи, связанное с утечками насоса, — один из путей повышения КПД насоса.
Рассматривая роль плунжера в процессе подъема жидкости на дневную поверхность, нельзя не остановиться на размерах внутри-плунжерного канала. Заметим, что размеры их не приводятся официально в справочниках. Далее, нигде не упоминается о том, какие методы применяются для обработки внутренней поверхности канала плунжера.
В каталоге АО "Ижнефтемаш" приводятся размеры внутреннего диаметра плунжеров, нами они даны в виде табл. 3.
Малый объем информации о состоянии внутренней поверхности плунжера дает основание считать, что при конструировании и изготовлении плунжеров не учтен один из факторов — влияние диаметра и шероховатости внутренней поверхности плунжера на подачу (работу) ГШН. А ведь вся поступающая в насос жидкость по внутреннему каналу плунжера перетекает в пространство над плунжером. И именно внутренний канал плунжера может оказывать существенное влияние на производительность насоса.
Приведем некоторые данные об условиях работы насосов (табл. 4).
Для всех насосов принимаем число ходов 6 в минуту.
Таблица 1
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.