11.1.2 Порядок розрахунку параметрів вузлів гпну
Розрахунок містить в основному такі етапи:
1 Визначення глибини необхідного занурення насоса під динамічний рівень при заданому коефіцієнті наповнення насоса, газовому чиннику (з урахуванням гідравлічного опору у всмоктувальному клапані насоса). Цей розрахунок проводиться так само, як і подібний розрахунок для штангових насосів. 2 Визначення глибини спуску насоса в свердловину з обліком розташування динамічного рівня рідини і занурення насоса під цей рівень.
3 Вибір типорозміру заглибного агрегату.
4 Вибір параметрів і складу наземного устаткування.
Глибина необхідного занурення насоса під динамічний рівень визначається так само, як і подібний розрахунок для штангових насосів. При визначенні глибини спуску насоса в свердловину розраховують глибину розташування динамічного рівня за відомим розташуванням статичного рівня, коефіцієнта продуктивності і заданому об'єму відкачуваної рідини. Глибина спуску насоса буде рівна сумі глибини розташування динамічного рівня рідини в свердловині і глибини занурення насоса під цей рівень.
Типорозмір заглибного агрегату вибирається за подачею і напорі насоса і габариту заглибного агрегату. Подача насоса задана. Напір, який повинен розвивати заглибний насос, визначається за залежністю , що враховує всі втрати рідини від місця встановлення насоса аж до устя. у випадку, якщо видобувна рідина піднімається по вільній внутрішній порожнині НКТ і застосована замкнута циркуляція рідини. При підйомі рідини по кільцевому простору в цій формулі повинні бути змінені залежності, прийняті для визначення роботи газу в підйомному каналі, і визначення опору потоку в ньому. Також уточнюються ці залежності і при змішуванні видобувної і робочої рідин.
Габарити заглибного агрегату вибираються залежно від прийнятої схеми облаштування свердловини (паралельні або концентричні колони, використання пакера), прийнятої схеми циркуляції робочої рідини і діаметра обсадної колони свердловини.
Параметри поверхневого устаткування, а це перш за все подача і тиск робочої рідини, визначаються залежно від розмірів вибраного заглибного агрегату. Об'єм подачі робочої рідини залежить від діаметра, довжини ходу і частоти ходів плунжера двигуна заглибного агрегату. При розрахунку цього об'єму необхідно врахувати витоки рідини в системі, витрату рідини на перемикання золотника. При розрахунку тиску робочої рідини поверхневого насоса враховуються розміри поршнів двигуна і насоса, штока, що з´єднує поршні, втрати напору в трубах і в самому заглибному агрегаті, сили тертя рухомих деталей в агрегаті.
11.2 Установка заглибного гвинтового електронасоса
Установки заглибних гвинтових електронасосів призначені для відкачування пластової рідини із нафтових свердловин. Вони є одними із найбільш ефективних засобів механізованого видобутку високов’язких нафт.
Випускають установки для пластової рідини температурою до 70 °С, максимальною в’язкістю до
1-10-3 м2/с, вмістом механічних домішок не більше 0,8 г/л
(до 400 мг/л), об’ємним вмістом газу на прийомі насоса не більше 50 %.
Випускають установки трьох модифікацій:
для t = 30 °C (A);
для t від 30 °C до 50 °С (Б);
для t від 50 °C до 70 °С (В).
Загальна характеристика:
- подача 16, 25, 63, 100, 200, м3/добу;
напір 900, 1000, 1200 м.
Позначення:
УЕГН5 -16-1200 Г ВП 01
УЕГН – установка електрогвинтового насоса;
5 – розмірна група насоса для обсадних колон 146мм;
16 – подача насоса;
1200 – напір;
Г - для t від 50 °C до 70 °С;
ВП – варіант поставки;
00 – з помірним кліматом;
01 – з холодним кліматом.
Установка складається із здвоєного насоса, електродвигуна з гідрозахистом трансформатора (для подач 63, 100, 200 м3/добу), комплектного пристрою (станції керування).
Заглибний гвинтовий насос (див. рис.11.5) складається із: пускової кулачкової муфти відцентрового типу, основи із приводним валом, сітчастих фільтрів на прийомі насоса, робочих органів з правими і лівими двозахідними обоймами і однозахідними гвинтами, двох ексцентрикових муфт, запобіжного клапана і шламової труби. Крок обойми в два рази більший кроку гвинта.
Прийом рідини із свердловини проводиться через дві фільтрові сітки 2. Нагнітальна рідина поступає в порожнину між гвинтами і за обоймою 3 проходить до запобіжного клапана 1 і дальше в насосно-компресорні труби. Гвинт і його обойма утворює по своїй довжині ряд замкнутих порожнин, які при обертанні гвинтів пересуваються від прийому насоса до його викиду. Гвинт створює складний планетарний рух. Привод насоса іде від двигуна через протектор 10, пускову муфту 9 і вал 8. Шарнірні муфти5 дозволяють осям гвинтів обертатись по колу з радіусом, рівним ексцентриситету. Осьові сили від двох гвинтів прикладені до муфти, яка розміщена між ними, і взаємно компенсуються.
Насоси працюють від двигунів з 2800 – 3000 обертами за хвилину.
Робочі гвинти для подач 16, 25 м3/добу виготовляються із сталі 40Х; для подач 63, 100, 200 м3/добу із титанового сплаву.
Для обойм використовують спеціальну гуму 2Д-405.
Решта деталі насосів виготовляють із нержавіючої сталі 95Х18 і легованої сталі 12ХН3А.
Гвинт створює складний планетарний рух.
Вибір вузлів установки гвинтового насоса за характеристикою свердловини і відкачуваної рідини проводиться в такій послідовності як і вузлів ЕВН.
Теоретична подача:
Q = 4·e·D·T·n,
Дійсна подача:
Q = 1440·4·e·D·T·n·ηo,
де 4е – ексцентриситет гвинта;
Т – крок обойми (в два рази більший кроку гвинта);
D – діаметр перерізу гвинта;
n – число обертів, хв-1. - 1500;
ηо – об’ємний коефіцієнт корисної дії (0,7 – 0,9)
1 – запобіжний клапан; 2 – фільтрові сітки; 3,6 – обойми;
4;7 – робочі гвинти; 5 – шарнірні муфти; 8 – вал; 9 – пускова муфта; 10 - протектор
Рисунок 11.5 – Схема гвинтового свердловинного насоса