4.5.Область применения российских насосов

С90-х годов по настоящее время существенно изменилась номенк­ латура выпускаемых российскими изготовителями погружных лопас­ тных насосов для добычи нефти: по типоразмерам, диапазону подач, максимально развиваемым напорам (табл. 4).

’Наружный диаметр этих насосов равен 130 мм. Они предназначены для эксплуа­

тации нефтяных скважин 6 5/s — 7” , поэтому эти насосы по общепринятому опре­

делению должны относиться к группе 7.

ГЛАВА 5. ПРЕДВКЛЮЧЕННЫЕ УСТРОЙСТВА

И КОМПОНОВКА НАСОСОВ ПРИ ПОВЫШ ЕННОМ ГАЗОСОДЕРЖАНИИ НА ВХОДЕ НАСОСА.

При достаточно высоком значении газосодержания на входе насоса параметрысерийноголопастного насоса (подача, развиваемое давление) существенно снижаются. При дальнейшем повышении газосодержания работа насоса становится неустойчивой и характеризуется колебаниями его рабочих параметров: подачи, создаваемого давления и потребляе­ мой мощности. Колебания параметров насоса приводят к повышению зибрации агрегата, а, следовательно, к низким наработкам. Дальнейшее ювышение газосодержания приведет к срыву подачи насоса.

Для повышения эффективности ПЛН при откачке газожидкостюй смеси (ГЖС) с повышенным газосодержанием и для увеличения :рывного газосодержания имеются следующие направления:

1. Применение на входном участке насоса газосепаратора, позвоиющего большую часть свободного газа отделять и направлять в зарубное пространство.

2.Использование предвключенного устройства —диспергатора, щедназначенного для диспергации ГЖС и доведения смеси до кваигомогенного состояния, при работе на которой лопастной насос извивает такой же напор, как на однородной жидкости.

3.Использование т. н. «конического» насоса, т.е. насоса, состояше-

оиз пакета ступеней различных типов, рассчитанных на разные по- ;ачи, причем ступени на большие подачи помешены на входных учасках насоса, далее по направлению к выходу установлены ступени на [еньшие подачи в убывающем порядке их номинальных значений.

4.Применение входных насосных модулей со ступенями с повыгенным допустимым газосодержанием на входе.

5.1. Состояние вопроса

По каждому из направлений повышения эффективности ПЛН при овышенном газосодержании ГЖС важно знание предыстории, анаиза применения и предполагаемой перспективы.

5.1.1. Газосепараторы

Газосепараторы предназначены для уменьшения объемного соержания свободного газа до допустимого значения для погружного

лопастного насоса. Газосепаратор выполняет свою функцию путем сепарации большей части свободного газа из ГЖС и направления ее в затрубное пространство.

Заводами-изготовителями как отечественными, так и зарубеж­ ными, выпускаются три типа газосепараторов: гравитационные вихревые и центробежные. Для отделения газа от жидкости в этих газосепараторах используется плавучесть газовых пузырьков под действием гравитационных или центробежных сил. Гравитацион­ ный газосепаратор имеет наименьший коэффициент сепарации центробежный - наибольший, а вихревой газосепаратор по коэф­ фициенту сепарации занимает промежуточное положение.

Наиболее эффективной и широко используемой является конс­ трукция центробежного газосепаратора.

Первый центробежный газосепаратор в РФ был изобретен Ляпковым П. Д., первые промышленные испытания которого были проведены в 1954 г. [200]. Газосепаратор П. Д. Ляпкова представлял собой устройство, состоящее из следующих основных узлов:

1.Вихревая самовсасывающая ступень для создания необходимого избыточного давления при перекачке ГЖС.

2.Завихритель (пропеллерное колесо и направляющий аппарат) для создания вихревого потока.

3.Кольцевое пространство — для разделения фаз.

Этот газосепаратор был недостаточно эффективен в работе. Цент-1 робежный газосепаратор с высоким коэффициентом сепарации бьи! изобретен в РФ позднее [201]. Токопредставителем такого типа ra3oJ сепаратора является широко используемый газосепаратор МН-ГСЛЗ (модуль насосный — газосепаратор Ляпкова)

Газосепаратор типа МН-ГСЛ5 (рис.5.1) состоит из трубного корпу­ са 1 с головкой 2, основания 3 с приемной сеткой и вала 4 с располо-1 женными на нем деталями.

Вголовке выполнены две группы перекрестных каналов 5,6 для газ^

ижидкости и установлена втулка радиального подшипника 7. В основа­ нии размешены закрытая сеткой полость с каналами 8 для приема газо-1 жидкостной смеси, подпятник 9 и втулка 10 радиального подшипника.

На валу размешены пята 11, шнек 12, осевое рабочее колесоПо суперкавитирующим профилем лопастей, сепараторы 14 и втулки ра­ диальных подшипников 15. В корпусе размещены направляющая ре

шетка 16 и гильзы.

//-п ята; 12 - шнек; 13—осевое колесо; 1 4 - сепарационныебарабаны; / 5 - втул­ ки радиальных подшипников; 16 —решетка направляющая.

Вэтом газосепараторе необходимый напор ГЖС создается шнеком, сепарация газа из ГЖС —укрупнение пузырьков газа —начинается за лопастями суперкавитирующего осевого колеса, главным образом, за счет больших толщин выходной кромки лопастей колеса (клинового профиля). Сепарация завершается в межлопаточных каналах враща­ ющегося барабана.

Дальнейшее развитие конструкции российских газосепараторов шло по пути изменения геометрии лопаточной системы осевого коле­ са и выбора такого расположения лопастей этого колеса относитель­ но ребер барабана, при котором сепарация газа из ГЖС начиналась в межлопаточных каналах осевого рабочего колеса. Отсюда и название этого колеса —кавернообразующее.

Далее в конструкцию центробежных газосепараторов в РФ были вве­ дены диспергирующие устройства для диспергации потока ГЖС гру­ бой дисперсности, направляемого в первые ступени насоса (рис. 5.2) [202,203].

Применяемые в настоящее время российские газосепараторы ха­ рактеризуются следующим;

—максимально возможное газосодержание на входе колеблется в пределах 40-80%;

—максимально достижимые значения коэффициента сепарации

изменяются в пределах 0,35—0,8 (по испытаниям на модельной жид­ кости);