6.2. Характеристика винтовых насосов (эвн)

В настоящие время на нефтяных промыслах используют винтовые насосные установки с погружным электродвигателем, а также с поверхностным приводом как отечественного (ОКБ БН), так и импортного производства (фирма РОДЕМИП, Франция; фирмы COROD MANUFACTURING и AMOCO CANADA PETROLEUM LTD, GRIFFIN PUMPS, ROTALIFT, Канада; фирма SCHELLER-BLECKMAN, Австрия). Схема винтового насоса приведена на рисунке 6.2.1.

Технические характеристики ЭВН (ОКБ БН, Россия) приведены в табл. 6.2.

Рабочие характеристики УВН (одновинтового насоса) определяются по следующим формулам.

1. Теоретическая производительность насоса, м³/с

, (6.2.1)

где – величина эксцентриситета между центром сечения винта и статора, м; –диаметр сечения винта, м; – шаг двухзаходного винта, м; –частота вращения винта, мин^-1.

2. Фактическая производительность насоса

, (6.2.2)

где – объемный КПД насоса.

3. Мощность, подводимая к валу насоса

, кВт, (6.2.3)

где – производительность насоса, м³/сут; – напор столба жидкости, м; –плотность жидкости, кг/м³; – ускорение свободного падения, м/с²; - общий КПД насоса.

4. Общий КПД насоса

, (6.2.4)

где –объемный КПД насоса, ; – гидравлический КПД насоса, ; –механический КПД (учет потерь энергии на преодоление трения в подшипниках, винта в обойме, вала в сальниках, вала и шарнира о жидкость), , – мощность, расходуемая на механические потери.

Таблица 6.2.1

Основные параметры установок УЭВН 5 (ОКБ БН, Россия)

Параметр	Типоразмер установки
	УЭВН 5-16-1200	УЭВН 5–25-1000	УЭВН 5-63 –1200	УЭВН 5 -100- 1000	УЭВН 5 –100 -1200	УЭВН 5-200 –900
Номинальная подача, м3/сут	16	25	63	100	100	200
Номинальное давление, МПа	12	10	12	10	12	9
*Мощность электродвигателя, кВт	5,5	5,5 (22)	22	22 (32)	32	32
Масса погружного агрегата, кг	341	342	546	556	697	713

* Электродвигатель типа ПЭД с гидрозащитой 1Г51.

6.3. Характеристика диафрагменных насосов (эдн)

Установки электродиафрагменных насосов относятся к классу бесштанговых насосов, что определяет их эксплуатационные качества. Отличительной конструктивной особенностью диафрагменного насоса является изоляция его исполнительных органов от перекачиваемой среды эластичной диафрагмой и работа этих органов в герметичной полости, заполненной чистой жидкостью.

По принципу действия диафрагменный насос сравним с поршневым насосом – рабочий процесс осуществляется путем всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости.

Погружные диафрагменные насосы различных типов классифицируют по ряду признаков. По способу приведения диафрагмы в возвратно-поступательное движение на:

1. с механическим приводом;

2. с гидравлическим приводом.

По конструкции диафрагмы:

1. с плоской дафрагмой;

2. с цилиндрической диафрагмой;

3. с диафрагмой в виде сильфона.

По виду энергии, подводимой к насосу с поверхности:

1. с электроприводом;

2. с гидроприводом.

Конструктивные достоинства УЭДН, выгодно отличающие их от применяемых повсеместно штанговых насосов:

• отсутствие крупногабаритного и металлоемкого наземного оборудования;

• небольшая установочная мощность электродвигателя;

• простата монтажа и эксплуатации;

• удовлетворительная эксплуатация скважин, дающих вязкие эмульсии, жидкости, содержащие механические примеси и свободный газ;

• возможность применения в скважинах с низкими дебитами;

• возможность эксплуатации месторождений с небольшими устьевыми площадками (море, болота и др.).

В ОКБ БН были разработаны типоразмеры УЭДН, характеристики которых приведены в табл. 6.3.1

Таблица 6.3.1

Технические характеристики УЭДН

Типоразмер	Показатели
	Подача, м3/сут	Давление, МПа	Мощность, кВт	КПД, %
УЭДН5 – 4 -1700	4,0	17	2,20	35
УЭДН5 - 4 - 2000	4,0	20	2,55	36
УЭДН5 – 6,3-1300	6,3	13	2,45	38
УЭДН5 –6,3- 1500	6,3	15	3,15	38
УЭДН5 – 8 - 1100	8,0	11	2,65	38
УЭДН5 – 8 - 1300	8,0	13	3,25	39
УЭДН5 – 10-1000	10,0	10	2,85	40
УЭДН5 – 10 -1200	10,0	12	3,35	40
УЭДН5 –12,5-800	12,5	8,0	2,85	40
УЭДН5– 16 - 650	16,0	6,5	2,85	40
УЭДН5 – 20 -600	20,0	6,0	3,50	40

Примечание. Диаметр и длина электронасоса для всех установок составляют соответственно 117 и 2700мм, масса – 115кг.

Расчеты, проводимые при подборе УЭДН к скважинам, включают определение следующих параметров.

1. Подача насоса по жидкости определяется по формуле

, (6.3.1)

где –подача,м³/сут; -коэффициент подачи;

– эксцентриситет привода, мм; –частота тока, Гц;

s– коэффициент скольжения привода;

– число пар полюсов электродвигателя;

– передаточное число конической передачи;

– диаметр плунжера, мм.

При известных значениях некоторых параметров: =8мм; u = 1,8; = 2. Подача насоса может быть определена в виде:

, (6.3.2)

2. Полезная мощность насоса определяется из соотношения:

, (6.3.3)

где – мощность насоса, кВт; – давление, Па; – производительность, м³/с.

3. Мощность электродвигателя N_э определяется из формулы

, (6.3.4)

где - коэффициент полезного действия насоса.

Подбор УЭДН к скважинам производится по их условной характеристике, определяющей зависимость между суточным дебитом и давлением, расходуемым на подъем жидкости из скважины с определенным противодавлением.

Выбор оптимального режима работы УЭДН и его согласование с работой пласта производится исходя из условия равенства производительности насоса и дебита скважины по жидкости.

4. Глубина подвески насоса определяется с учетом положения динамического уровня ( ) при отборе заданного объема жидкости из пласта и величины погружения , создающей необходимое давление на приеме насоса, т.е.

_, (6.3.4)

где – устьевое давление, Па; – потери на трение, м; – высота подъема жидкости за счет работы газа (газлифтный эффект), м.