5.2.1. Расчет оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме эцн

Под оптимальным давлением на приеме ЭЦН понимается давление, при котором в продукции имеется такое количество свободного газа, попадание которого в насос не приводит к практическому отклонению реальных характеристик насоса от стендовых при работе без свободного газа и максимальном к. п. д. насоса.

Как показали исследования, оптимальное давление зависит от давления насыщения, вязкости откачиваемой нефти и обводненности продукции. Для оценки оптимального давления на приеме ЭЦН Ропт могут быть использованы следующие зависимости:

, при n₀ ≤ 0,6 (5.20)

, при n₀ ≥ 0,6 (5.21)

где no - объемная обводненность продукции.

Под допускаемым давлением на приеме ЭЦН Рдоп понимается давление, при котором в продукции имеется такое количество свободного газа, попадание которого в насос хотя и приводит к значительному отклонению реальных характеристик насоса от стендовых при работе без свободного газа, но сохраняет устойчивую работу насоса при его допустимых к. п. д.

Для оценки допускаемого давления на приеме ЭЦН Рдоп могут быть использованы следующие зависимости:

, при n₀ ≤ 0,6 (5.22)

, при n₀ ≥ 0,6. (5.23)

Под предельным давлением на приеме ЭЦН Рпред понимается такое давление, при котором в продукции имеется значительное количество свободного газа, попадание которого в насос приводит к нестабильной его работе или к срыву подачи. При этом к. п. д. = 0.

Для оценки предельного давления на приеме Рпред можно использовать следующую зависимость, справедливую во всей области объемного водосодержания nо от 0 до 1:

. (5.24)

Следует заметить, что зависимости (5.20) - (5.24) справедливы для случая, когда коэффициент сепарации газа на приеме насоса равен 0, т. е. весь свободный газ, имеющийся на приеме при данном давлении, попадает в насос. Исходя из этого, Pопт, Рдоп и Рпред, рассчитанные по (5.20) - (5.24), будут максимальными.

5.2.2. Пример оценки оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме эцн Задача 25

Рассчитать оптимальное, допускаемое и предельное давления на приеме ЭЦН для условий Советского нефтяного месторождения (пласт АВ1):

давление насыщения Рнас = 8,7 Мпа;

вязкость пластовой нефти μн пл = 2,1 мПа·с;

вязкость дегазированной нефти μнд = 6,5 мПа·с.

объемная обводненность nо = 0,21.

Решение

Учитывая, что объемная обводненность в рассматриваемом примере nо = 0,21, рассчитаем соответствующие давления на приеме:

1. Ропт по формуле (5.20)

;

2. Рдоп по формуле (5.22)

;

3. Рпред по формуле (5.24)

.

5.2.3. Работа газа по подъему жидкости

Важным фактором, который необходимо учитывать при расчете необходимого напора ЭЦН, является полезная работа газа по подъему жидкости в трубах.

Высота поднятия жидкости расширяющимся газом может быть определена из формул работы [26]:

, (5.25)

где Рнас - давление насыщения газа, МПа; Ру - давление на устье, МПа; ρж - плотность при термодинамических условиях сечения; η - КПД работы газа в насосных трубах, η = 0,65 при 0,2 < n < 0,5.

Однако, проведенные расчеты по этой формуле дают завышенные результаты по сравнению с данными исследований П. Д. Ляпкова в Туймазанефть [19].

Наиболее близкие результаты дают расчеты высоты подъема жидкости газом по зависимости [12]:

, (5.26)

где d - внутренний диаметр труб, см; Рбуф = Ру - давление на устье (сепараторе).

При определении необходимого напора ЭЦН (формула (5.3)) из него следует вычитать высоту подъема жидкости газом, однако, необходимо при этом учитывать изменение газового фактора, обводненности и давления насыщения во время межремонтного периода работы установки ЭЦН.