19. Характеристики пэцн. Напорная характеристика скв.

EMBED Word.Picture.8

Графические зависимости напора, КПД, потребляемой мощности от подачи погр насоса называются характеристиками насоса. Они снимаются на технической воде ρ=1000 кг/м³ и вязкости 1 мПа*с.

Обозначения

Qопт – подача насоса на оптимальном режиме работы, м³/сут.

Q₁-Q₂ – рациональная область работы насоса, м³/сут.

Q₀ – режим нулевой подачи.

Нопт – напор на режиме нулевой подачи, м.

Н₁ – Н₂ – напор в рациональной области, м.

Nхх – мощность холостого хода (Q=0), кВт.

Η_макс – максимальный КПД насоса при Qопт, %.

Η₁=η₂ – минимальный КПД насоса в рациональной области , %.

20. Согласование напорной характеристики скв с характеристикой эцн. Подбор оборудования для эксплуатации конкретных скважин.

Д/согласования хар-ки ЭЦН Н(Q) с усл-ми скв строится т.наз-я напорная хар-ка скв в завис. От ее дебита. «напорная хар-ка» скв – зависимость суммы гидростатич. Давл-я столба ж-ти от динамич. Уровня в скв-не до устья при отборе заданного кол-ва ж-ти, противодавления на устье скв в метрах столба ж-ти, потерь напора на трение и ум-ния напора за счет работы выделяющегося из ж-ти газа от дебита скв-ны.

Линия 1 – зависимость Нд(Q). Линия 2 – Нд(Q)+ на устье. Линия 3 – зависимость первых трёх слагаемых от дебита скв.

. -потери давления на трение, с – линейная скорость потока, d-диаметр скв, λ – к. потерь на трение, L – глубина скв.

Если на напорную хар-ку скв-ны наложить хар-ку насоса Н(Q), то точка их пересечения (т.А) будет хар-ть дебит скв-ны, равный подаче ЭЦН при совместной работе насоса и скв-ны. Абсцисса т.А показ-т дебит скв-ны при совместной работе скв-ны и насоса, а ордината – напор, развиваемый насосом. Необходимо, чтобы т. пересеч-я хар-к попадала в область рекомендуемых режимов работы данного насоса (заштрих.обл-ть).

Вычисляем величину полезного напора от работы газа и вычитая ее от ординаты линии 3, получим 4-напорную характеристику скв.

Разница ВС=ΔН есть избыточный напор. В этом случае повысить Ру на Δр= ΔНρg можно установкой щтуцера или снять часть рабочих ступеней насоса и заменить их вкладышами.

Подбор оборудования для эксплуатации конкретных скважин.

Определение конкретного типоразмера или типоразмеров установок. Обеспечивающих заданную добычу пластовой ж-ти с заданной глубины при относительно или близких к оптимальным рабочим показателям – подаче, напору, мощности, наработке на отказ – это основная задача при выборе оборудования.

21. Влияние газа на рабочие характеристики пэцн. Влияние вязкости ж-ти на рабочие характеристики пэцн.

Газ оказывает вредное влияние на работу ЭЦН, т.к. часть энергии насоса расходуется на сжатие ГЖС., вследствие чего происходит потеря напора. Осн-м треб-м при выборе глуб.спуска ЭЦН явл-ся оптимальное сод-е газа на приеме нас. Оно д.б. не >15% д/работы без газосепаратора и не более 25% при работе с газосепаратором. При этом сегодня приним-ся ряд технич-х решений осн-ми производителями ЭЦН в РФ (фирма Новомед г.Пермь, Алнас г.Альметьевск), кот-е позвол-т работать с газосод-м на приеме нас.до 75%. Давл. на приеме нас.<Рнас. Кроме того, при работе ЭЦН необходимо, чтобы дебит ж-ти составлял не менее 20 м³/сут. Кроме того, в рабочих органах ЭЦН могут отлагаться соли. На борьбу с отложением солей в «ТН» используются ингибиторы типа СНПХ, ИСБ, т.д. Используются рабочие колеса, изготовленные из угленаполненного полиамида. Внедрено более 600 таких насосов.

Рис. Распределение плотности ГЖС и давления по ступеням ПЦЭН: 1 — напора, развиваемого каждой ступенью; 2 — распределение давления по ступеням при откачке однородной несжимаемой ж-ти; 3 — распределение плотности ГЖС по ступеням насоса; 4 — распределение давления при откачке газированной ж-ти.

При переходе от ступени к ступени напор б.возрасать (суммир-ся за вычетом всех потерь напора).  при переходе от ступ. К ступ. Б. возрастать, т.к. эн-я теряется (т.к. насос раб. Не на подъем ж-ти, а на сжатие.

Выводы: 1. Работа ЦН на газо-нефт-х смесях хар-ся сниж-м внеш. пар-ров: Q, H, N, η. 2. сниж-е пар-ров работы нас. Зависит от вел-ны газосод-я в откачив-й ж-ти, ув-е кот-го до опред-го предела приводит к сокращению работы насоса вследствие срыва подачи. 3. при откачке ГЖС по мере роста газосод-я Г (отнош-е V-ма газа к V-му ж-ти) резко сокращ-ся область работы насоса по подаче и напору.

Влияние вязкости при работе на ВВН происх-т сниж-е рабочих хар-к ЭЦН, т.е. сниж-ся напорная хар-ка (по аналогии с влиянием газа), возраст-т потребляемая мощность и сниж-ся КПД. При работе ЭЦН м. формироваться эмульсии. На образ-е эмульсий нна поздней стадии разр-ки вл-т асфальтены и смолы – это природные ПАВ. Они образуют на пов-ти глобул нефти бронирующие оболочки.

Обводнённость продукции скв оказывает существенное влияние на работу УЭЦН. При росте обводнённости продукции увеличивается вязкость. Н-р, при увеличении обводнённости до 40-60% вязкость может увеличиваться в десятки раз. Наиболее напряженные усл-я работы УЭЦН при обводнённости 40-80%. Это связано с образованием стойких высоковязких эмульсий. Интенсивное перемешивание приводит к тому, что вязкость увеличивается в десятки раз. Выполненными исследованиями института ТатНИПИнефть установлено, что ЭЦН в обычном исполнении могут работать при величинах вязкости не более 350 мПа*с. При этом подача насоса падает до 0,7, а потребляемая мощность возрастает в 1,7 раза.

Максимальную наработку погружного оборудования можно обеспечить только при условии выполнения всех ограничений на параметры эксплуатации ЭЦН и их агрегатов и элементов, кот приведены разработчиками оборудования соответствующих ТУ, РЭ и др. нормативных документах.

Ограничения при подборе ЭЦН.

Для условий конкретной скв существуют ограничения следующих параметров:

• объемная подача перекачиваемой ВГН смеси,

• вязкость перекачиваемой смеси,

• t-ра перекачиваемой смеси,

• количество и твердость мех примесей,

• max содержание свободного газа,

• t-ра двигателя,

• t-ра кабеля,

• скорость ж-ти, омывающей ПЭД,

• допустимый темп набора кривизны ствола скв,

• кривизна ствола скв в месте подвеске.

Т.о., задача подбора УЭЦН к нефтяной скважине м/б сформулирована, как задача выбора оборудования и места его расположения в скважине, которое обеспечивает освоение скв и длительный отбор необходимого количества ж-ти с min затратами.

Общая методика подбора УЭЦН.

1. По геофиз-м, гидродинам-м и термодинам-м данным пласта и ПЗ, а также по планируемому дебиту скв-ны опред-ся забойные величины – Р, Т, обводнен-ть и газосодерж-е пластовых флюидов.

2. По законам разгазирования опред-ся глубина спуска насоса или Р на приеме насоса, строится кривая распред-ия давл-ия.

3. По выбранной глубине подвески, типоразмеру обсадных труб и НКТ, по планируемому дебиту, обводнен-ти и газовому фактору, µ и ρ ж-ти опред-ся потребный напор насоса.

4. По планируемому дебиту и потребному напору выбир-ся насос. Устан-ки, чьи раб. Харак-ки лежат в непосредственной близости от расчетных величин дебита и напора. Для выбранных установок произв-ся пересчет их «водных» харак-к на реальные пластовые ж-ти (реальные «нефтяные» харак-ки).

5. По новой «нефтяной» харак-ке насоса выбир-ся колич-во раб. Ступеней, удовлетворяющих заданным парам-рам – подаче и напору. По преречисленным характеристикам определяется мощность насоса (кВт) и выбирается ЭД, кабель, наземное оборудование.

6. По температуре пластовой ж-ти на приеме насоса, по N, η, теплоотдаче насоса и ПЭД опред-ся t-ра основных 15л-тов установки –обмотки ЭД, тока ввода, тока вед. Кабеля, масла в гидрозащите. После расчета температур в характерных точках уточняется исполнение кабеля, а также исполнение ПЭД, обмоточного провода, изоляции и масла гидрозащиты.

7. После окончательного выбора УЭЦН по величине подачи, напора, температуры и габаритным размерам проводится проверка использованного выбора установки для освоения нефтяных скважин. При этом в качестве откачиваемой ж-ти применяется тяжелая ж-ть – глушения или иная ж-ть, используемая для данной скв.

8. После окончательного подбора УЭЦН, установку при необходимости проверяют на возможность работы на постоянной ж-ти, содержащей мех примеси или коррозионоактивные элементы.

Графический процесс подбора ЭЦН к скважине можно представить в виде:

Рациональная область работы насоса м. б. определена для каждого типоразмера насоса с допущением, что КПД в этой обл. не снится ниже η₁=η₂, допускается работа наоса с КПД на 5-6% ниже максимальной величины. Такой подход расширяет область применения ЭЦН и позволяет ограничить количество их типоразмеров. Зависимость напора от подачи Q – Н будем называть основной характеристикой насоса. Наилучшими для эксплуатации явл-ся насосы с полого падающей характеристикой. Паспортные характеристики ЭЦН получены при работе на воде. Существуют методики, по которым осуществляется пересчёт напорных характеристик на нефть. Основное влияние на характеристики насосов оказывает вязкость откачиваемой ж-ти.

Линия 1 – зависимость Нд(Q).

Линия 2 – Нд(Q)+ на устье.

Линия 3 – завис-ть первых трёх слагаемых от дебита скв.

Вычисляя величину Нг и её значение от средней линии 3, получим результирующую линию 4, называемую напорной характеристикой скважин.