Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

P"г , потерь на трение Рк в кольцевом пространстве при движении по нему смеси из пластовой и отработанной жидкости и потерь на трении п в отводных каналах и золотнике двигателя, которые должны быть взяты со знаком плюс. Таким образом,


. (12.9)

Рассмотрим теперь силы и давления, возникающие над и под поршнем насосного цилиндра также при ходе поршня вниз.

Сила R'н равна алгебраической сумме сил, действующих на поршень снизу и сверху, т. е,


, (12.10)

где R'н - сила, действующая на нижнюю поверхность поршня; R"н - сила, действующая на верхнюю поверхность поршня. Но


, (12.11)

где F1 - нижняя площадь поршня насоса со стороны нагнетания жидкости при ходе вниз; Pн1 - давление на выкиде насоса, действующее на нижнюю поверхность поршня при его ходе вниз.

Аналогично определится и сила R"н, действующая на верхнюю поверхность поршня насоса со стороны всасывания. Верхняя площадь поршня меньше нижней на величину сечения штока. Обозначим ее F2. Тогда


, (12.12)

где Pн2 - давление над поршнем насоса при всасывании.

Давление нагнетания


, (12.13)

где Pу, P"г и Pк - прежние, а m - потеря давления на трение в клапанах и отводных каналах насоса при нагнетании.

Давление на стороне всасывания равно


, (12.14)

где Pпр - давление на приеме насоса, т. е. на глубине погружения.

Подставляя (12.14) в (12.12) и (12.13) в (12.11) и далее все в (12.10), получим


. (12.15)

Подставляя (12.8) в (12.6) и (12.9) в (12.7) и далее все в (12.5), получим


. (12.16)

Далее (12.15) и (12.16) подставим в (12.4) и получим


(12.17)

Решая (12.17) относительно искомого Pн, получим


. (12.18)

Потери давления на трение рабочей жидкости в каналах двигателя n и потери давления на трение пластовой жидкости в каналах насоса m, вообще говоря, малы и можно считать n = m. Тогда из (12I.18) получим давление нагнетания насоса при ходе поршневой группы вниз


. (12.19)

Рассуждая аналогично, можно легко получить формулу для давления нагнетания силового насоса Pн при ходе поршневой группы ГПН вверх. Для этого необходимо учесть, что при ходе вверх давление P1 будет действовать на нижнюю поверхность f2 поршня двигателя, а давление на выкиде P2 - на верхнюю поверхность f1.

В цилиндре насоса давление нагнетания Pн1 будет действовать на верхнюю поверхность поршня насоса F2, а давление всасывания Pн2 - на нижнюю поверхность f1.

С учетом сказанного формула для давления нагнетания силового насоса Pн при ходе вверх будет иметь следующий вид:


. (12.20)

Как видим, формула (12.20) аналогична формуле (12.19), но величины площадей F1 и F2, а также f1 и f2 меняются местами.

Гидропоршневые насосы - сложные установки. Они требуют размещения на поверхности у скважины силовых насосов трансформатора, станций управления и защиты. Кроме того, сложны сепарационные и очистные сооружения для подготовки рабочей жидкости. Это является одной из причин, сдерживающих их широкое распространение. Однако с помощью ГПН легко осуществляется эксплуатация наклонных скважин, в которых работа штанговых насосов иногда оказывается совершенно невозможной. В настоящее время на отечественных промыслах эксплуатируется несколько установок ГПН в порядке накопления опыта работы с ними и выяснения возможности их эксплуатации на промыслах Сибири и Севера.