«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Исследование гидродинамических процессов в паре плунжер – цилиндр штангового насоса

УДК: 622.276.53
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: штанговый скважинный насос, зазор пары плунжер – цилиндр, CFD-моделирование, утечки в паре плунжер – цилиндр, уплотнительные устройства СШН

Аннотация:

Статья посвящена проблеме утечек в плунжерной паре скважинного штангового насоса (СШН). Проведено комплексное исследование утечек в плунжерной паре СШН с использованием физических испытаний и численного моделирования. Представлены результаты численных и стендовых испытаний СШН с условным диаметром 44 мм (fit 4) с плунжерами с желобовидной канавкой и без канавок (гладкий) на модельных жидкостях с разной вязкостью. Вязкости модельных жидкостей соответствовали высоковязкой нефти. Выявлены зависимости объема утечек от изменения основных параметров испытаний, перепада давлений, вязкости жидкости и геометрии плунжера. Получена высокая сходимость результатов физических и численных исследований. Испытания подтвердили линейную зависимость объема утечек от давления и выявили существенное влияние вязкости жидкости на эффективность щелевого уплотнения. Результаты показали, что наличие желобовидных канавок на поверхности плунжера практически не оказывает влияния на объем утечек. Анализ полученных результатов свидетельствует о возможности использования численных исследований для определения эффективности различных конструкций щелевого уплотнения плунжерной пары СШН.

Список литературы:

1. Определение области применения шариковых клапанных узлов в скважинном штанговом насосе в зависимости от угла искривления скважины / Т.Р. Долов, А.А. Сабиров, Р.М. Шайхулов [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2022. – № 3(129). – С. 5–9. – DOI: 10.33285/1999-6934-2022-3(129)-5-9
2. Ивановский В.Н., Долов Т.Р. Исследование эффективности работы клапанных узлов скважинных штанговых насосных установок // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2014. – № 2. – С. 29–33.
3. Анализ работы различных конструкций клапанных пар скважинного штангового насоса / В.Н. Ивановский, О.Ю. Елагина, Б.М. Гантимиров [и др.] // Территория Нефтегаз. – 2015. – № 9. – С. 92–99.
4. К вопросу об эффективности клапанных узлов скважинных штанговых насосов / Т.Р. Долов, А.В. Деговцов, И.Н. Герасимов, К.И. Клименко // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2016. – № 1(282). – С. 97–105.
5. Долов Т.Р. Исследование работы клапанных узлов скважинных штанговых насосных установок: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13. – Ухта, 2017. – 154 с.
6. Основы выбора клапанных узлов скважинных штанговых насосных установок / Т.Р. Долов, В.Н. Ивановский, С.В. Меркушев [и др.] // Территория Нефтегаз. – 2018. – № 6. – С. 66–70.
7. Влияние основных конструктивных параметров клапанных пар на эффективность работы штанговых скважинных насосов / А.А. Сабиров, Т.Р. Долов, В.Н. Ивановский [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2020. – № 6(120). – С. 7–16. – DOI: 10.33285/ 1999-6934-2020-6(120)-7-16
8. Никитин Г.А. Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов. – М.: Машиностроение, 1982. – 135 с.
9. Пирвердян А.М. Гидромеханика глубиннонасосной эксплуатации. – М.: Недра, 1965. – 191 с.
10. Пирвердян А.М. Защита скважинного насоса от газа и песка. – М.: Недра, 1986. – 121 с.
11. Ишмухаметов Б.Х. Совершенствование штангового скважинного насоса для добычи обводненной нефти из глубоких скважин: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13. – Уфа, 2018. – 102 с.
12. ГОСТ 31835-2012. Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования. – Введ. 2014–01–01. – М.: Стандартинформ, 2013. – III, 45 с.
13. Исследование утечек в паре "плунжер-цилиндр" скважинного штангового насоса для добычи нефти: учебно-методическое пособие / В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, И.Ю. Бабакин [и др.]. – М.: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2022. – 41 с.
14. Методика стендовых испытаний скважинных штанговых насосов, предназначенная для определения областей их применения / В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, Т.Р. Долов [и др.] // Территория Нефтегаз. – 2022. – № 3-4. – С. 52–61.
15. Результаты стендовых исследований работы скважинного штангового насоса в осложненных условиях эксплуатации / В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, Т.Р. Долов [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2022. – № 5(131). – С. 49–56. – DOI: 10.33285/1999-6934-2022-5(131)-49-56
16. Определение износостойкости скважинного штангового насоса с азотированным упрочнением цилиндра при работе в осложненных условиях / А.А. Сабиров, Т.Р. Долов, Р.М. Шайхулов [и др.] // Территория Нефтегаз. – 2022. – № 11-12. – С. 60–65.
17. Шайхулов Р.М. Исследование утечек в парах "плунжер – цилиндр" скважинных штанговых насосов при откачке нефти высокой вязкости // Территория Нефтегаз. – 2025. – № 7-8. – С. 38–46.
18. Уплотнения и уплотнительная техника: справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер [и др.]; под общ. ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. – М.: Машиностроение, 1986. – 464 с.