5.2. Инновационные ступени для уэцн малого диаметра
В 2014 году было разработано инновационное центробежное рабочее колесо открытого типа для малогабаритных УЭЦН, применяющихся при эксплуатации боковых стволов малого диаметра (БСМД) (рис. 5.5).
Рис. 5.5. Открытые рабочие колеса для БСМД
Данная ступень не только уменьшает длину насосной установки, но и может служить заменой ступеней с закрытыми рабочими колесами (РК) на ступени с открытыми РК. Такие ступени обладают в 1,8-2,5 раза меньшей монтажной высотой. Открытые рабочие колеса могут работать при содержании свободного газа до 50% без срыва подачи. При использовании ступеней с открытыми РК длина насоса сокращается на 40% (2,4-8,4 м вместо 4-14 м), а в состав установки не нужно включать газосепаратор (ГС). При этом общая длина насосной установки может уменьшиться еще на 0,8-1,2 м, что позволяет спустить данный вид оборудования в те интервалы, в которые стандартное оборудование по своим габаритным размерам не проходит.
5.3. Инновационный лабиринтно-винтовой насос
Инновационный лабиринтно-винтовой насос относится к типу гибридных насосов (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Детали лабиринтно-винтового насоса
В отличие от винтовых насосных установок в нем отсутствуют камеры, что позволяет перекачивать флюид с высоким содержанием механических примесей. Кроме того, малые зазоры между статором и ротором требуют больших скоростей вращения для увеличения скорости относительного движения жидкости (для уменьшения утечек), что в свою очередь позволяет работать с газожидкостной смесью без срыва подачи и увеличивать добычные возможности (подачу и напор) насоса.
На рис. 5.7 представлена харпактеристика лабиринтно-винтового насоса.
Рис. 5.7. Характеристика ступени лабиринтно-винтового насоса при 3500 об/мин
Напор одной ступени с диаметром винта 45 мм (длина ступени 100 мм) равен 30 м, КПД – 48%, что говорит о том, что данные установки можно использовать в скважинах с высокой вязкостью добываемой жидкости и с высоким содержанием газа.
5.4. Насосные установки с канатными штангами при эксплуатации скважин
с большим темпом набора кривизны
При эксплуатации скважин с большим темпом набора кривизны достаточно часто встречается проблема быстрого износа муфт, центраторов, колонн НКТ и т. п. Это приводит к негерметичности колонны и обрыву штанг. Так, одним из мест концентрации контактной нагрузки в стандартных штанговых насосах являются соединительные муфты, что приводит к их деформации и износу (рис. 5.8).
Рис. 5.8. Истирание колонной штанг тела НКТ
Использование штанговых центраторов не дает равномерного распределения контактной нагрузки по радиусу кривизны. Эту проблему можно преодолеть с использованием канатной штанги, в которой отсутствуют места концентрирования нагрузок, что позволяет снизить деформацию практически в 30 раз (рис. 5.9, 5.10).
Рис. 5.9. Типовая схема скважинной насосной установки с канатными штангами
Рис. 5.10. Влияние радиуса кривизны на контактную нагрузку
Важно отметить, что скорость износа НКТ прямо пропорциональна распределенным контактным нагрузкам и экспоненциально увеличивается с ростом содержания ТВЧ. В программном комплексе «Автотехнолог+Соль» присутствует расчетный блок, который позволяет определять, в каком интервале и где располагать канатную штангу, для того чтобы избежать истирания колонны НКТ (рис. 5.11).
Рис. 5.11. Расчетные значения контактной нагрузки и деформации в паре: «штанга–колонна-НКТ», «канатная штанга – колонна НКТ»
Для эксплуатации БСМД используют дифференциальный насос с принудительной посадкой всасывающего клапана при движении плунжера вниз. На рис. 5.12 представлен образец канатной штанги, тело каната и две заделки: верхняя и нижняя.
Рис. 5.12. Канатная штанга
Минимальное усилие на разрыв – 47 т, что более чем в два раза выше показателя 22-мм штанг D-Super (22 тонны). На сегодняшний день в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» эксплуатируется 15 скважин с канатной штангой, максимальная наработка составляет более 900 суток. Средняя суточная дополнительная добыча составляет 57,5 тонн. Опыт эксплуатации канатной штанги показывает, что уменьшение контактной нагрузки по сравнению с традиционными насосными штангами положительно отразилось на увеличении ресурса штанг.