Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Монтаж, обслуживание и ремонт скважинных электронасосов

..pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
9.22 Mб
Скачать

0,Ср —6 * ^ 1

 

где В -

параметр, связывающий Сер и Ож-СТ1

 

И — 5 +

(1 ~ Ьст)Вн.ср + Ьст)

( 1 6 )

где Внл? средний объемный коэффициент нефти на участке от

входа до выхода

насоса.

 

 

 

 

< Рнас.ф

 

 

 

В Случае Рвх

< Р»«ас

ПРИ р„х < Рвых

 

 

 

5 = Е Р т с ф Ы - ^ - -

от

 

 

от

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

( 1 7 )

 

 

 

 

Рвх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 г Г +27 3

 

 

 

 

 

 

 

где Е

2г. ер

И

 

Ь с т )

 

 

Г ек

 

 

 

 

( 1 8 )

 

вых

Рвх) Риас

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2г.ср,

Гер

 

средние

значения

соответственно

коэффициента

сжимаемости

газа

и

температуры

тока

на

участке от

рвх

ДО Райх*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Он.ср

 

 

1

 

 

Рвш - Ра* +

°Л ---<В|1',Л- - ' — (р4.^ - Д

 

- Р ВЫХ' "

Рвх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1 9 )

П рИ

Рпх

^

Риас

И Рвых

^

Рнас.ф

 

 

 

 

 

 

-^11. Ср ”

 

1

 

 

д

 

 

д

+

 

 

, ДД. ■ 1)

Рн^с4>"

 

Рвых

Р в х

Риас -Ф

Рвх

+

 

 

 

 

 

 

ч

г

 

Г

 

1

 

 

 

г

 

ч-

 

(20)

Р&Р1

+ 1

 

Вп.пл

1

^

Риас . <Ь

рвых

Р нас.ф

 

 

*

1

 

 

 

 

 

 

Р нас

 

^

 

/■

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П рИ

Рвх

^

Риас

И Рох "

Рвых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( Ср + 2 7 3

Г

/

 

ОТ\.

 

 

 

 

2г.ср(1

 

^ст)

 

2 9 3

 

 

 

 

 

 

 

 

1 оСрнас>ф

Рвх/

 

 

(21)

5 *

 

 

 

 

от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РиасРвх

 

 

 

 

 

 

 

Среднее значение газосодержания

 

 

 

 

 

(22)

& р = 5 / / > .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Массовый расход смеси через насос

 

 

 

 

Мсм = бж,ст[Рнас(1

“ бет) + Рвбст +

Р2Г0 ^

 

 

 

 

х (1

-

Х с ( - ^ - ) т (1

&*>].

 

 

 

 

 

 

( 2 3 )

Р н ас

Последовательность расчета параметров насоса [31

 

1.

Для Ояисг, Ьст, р*х, /их по методике

[7]

вычисляют

па­

раметры потока на входе в насос: истинную объемную обводнен­

ность

Ьи,

критическую

обводненность

йс,

подачу

жидкости

Ожлх, ПЛОТНОСТЬ смеси Рслх, вязкость ЖИДКОСТИ 1^ж, газосо-

держание (3„.

 

 

 

 

 

 

 

2.

По формулам (13) и (23) определяют р„ЯС4>и Мсм.

 

 

3.

Если Ьн < Ьк, то

проводят расчет

доинверсионной облас­

ти и переходят к п.4; если Ьн > Ас, то рассчитывают заин-

версионную область и переходят к п. 44.

 

в

насос

у*. >

7,1

 

4.

Если вязкость жидкости на входе

мм2/с, то определяют коэффициент

 

 

 

 

 

а.

=

е -0,04(^ж-7,1)

 

 

 

 

 

(24)

 

5.

 

Пенистость жидкости Арж в зависимости от обводнен­

ности определяют по формулам

 

 

 

 

 

{/крас —

если Ьст4 0,2;

 

 

 

 

 

а*,* = Лр(1

13,9) (йет -ОД)2’53, если 0,2

<

 

0,5.

 

(25)

 

При Ьст > 0,5АР.ж принимают равной пенистости техничес­

кой воды (АР = 16 мм).

 

 

 

 

 

 

 

6. Вычисляют коэффициент К^ по формуле

 

 

 

К . -

0,47

+

1,98* 10‘7</3,51

 

 

 

 

(26)

о

 

 

 

Кр.Ж

 

 

 

 

 

 

7. Определяют критическое газосодержание Э^п+Г в режиме

нулевого" напора для данного ра* на смеси

вода, поверхностно­

активные вещества (ПАВ), газ с АР = 66 мм

 

 

 

ЭУП+Г = 0,02

+ 6,603-К )2 1прот;

 

 

 

 

(27)

Рот

=

Рвх/Рст,

 

 

 

 

 

 

(28)

где рст - стандартное давление, равное 0,1 МПа.

 

 

 

8.

Рассчитывают критическое газосодержание 0Кр для данной

водонефтегазовой смеси из равенства

 

 

 

 

 

А р = К Г Г.

 

 

 

 

 

 

(29)

 

9.

Если Эвх < Экр, ТО коэффициент подачи жидкости

 

ка =

1- 0.»

 

 

 

 

 

 

<зо)

ипереходят к п. 15, если 0»* > 0кр; то переходят к п. 10.

10.Если на входе в насос уж > 7,1 мм2/с, то коэффициент вязкости К вычисляют по формуле

к = е (3.32-1.641пУж)(0вк-0Кр)

Если V* < 7,1 мм2/с, то

= 1.

11. Определяют критическое газосодержание в режиме нуле­

вого

напора на смеси вода - газ Крг делением пополам опре­

деленного по формуле (17) значения р1$г*п.

12. Если Эвх >

Р2$г, то коэффициент подачи на смеси во­

да -

газ в режиме

нулевого напора К^+г рассчитывают по фор-

мулам:

при Рвх < 0,6

 

 

К В+ге'”в+г<Рвх

Р2рГ) _ рв+г.

 

при Рп* > 0,6

 

 

Я1в + г(0,6

Рврг)

РкрГ

 

 

о.4

 

где Шв+г 83 -

2,52

при рвх >

1,1 МПа;

гпв\г я 1,78рвх - 4,46 при рвх ^ 1,1 МПа.

(32)

(33)

(34)

(35)

13. Коэффициент подачи на смеси вода - ПАВ - газ К**а*г с

р = 66 мм определяют по

формулам

(32) и (33), заменяя в

них

К*+п на

X ™ , Шв+г

на

/Яв+п+г

Р*рг на

Р*ря4т.

При

Рвх ^ 1Д МПа /Яв4-п+г —-1,48.

 

 

 

 

 

При 0,3 МПа < Рвх < 1,1 МПа

 

 

 

 

/Яв+п+г

1,12рм

- 2,7.

 

 

 

 

(36)

При рвх < 0,3 МПа

 

 

 

 

 

/Яв+п+г “

2,2рвх -

3,04.

 

 

 

 

(37)

14.

Коэффициент подачи

на

водонефтегазовой

смеси

с

учетом ее пенистости и вязкости определяют по формуле

 

Ка =

[0,02(Хя+"*г - * * +г)А Р.ж + * * +я+г -

1,32(*’ +п+г -

 

- К ^ П К у .

 

 

 

 

 

(38)

Если К(3 > I

- Эвх, то ^

= 1 -

 

 

 

15. Проверяют возможность откачки насосом планового деби­ та жидкости Ожсг при данном Рвх.

Определяют коэффициент изменения подачи сходственного ре­

жима насоса на вязкой жидкости

по аналитическим выраже­

ниям [7].

которую может обеспечить на­

Максимальную подачу ()ж.всрт,

сос в режиме нулевого напора и на вертикальном участке ха­

рактеристики при данных Кд и

определяют по формуле

О

= <2

К„Кп.

(39)

^ж.верт

^н.о.в

V й

 

Параметр

0,ж. в е р т

Если Дб < 0, то работа насоса при заданных входных усло­ виях в области положительных напоров возможна, если АО > 0, то работа насоса невозможна. При этом характеристику в об­ ласти отрицательных напоров определяют:

подачу (Зв по формуле

<2. - МП

отрицательный напор по аппроксимированной водяной харак­ теристике насоса;

давление, развиваемое насосом р„, по формуле

Рн = Рс.вх##в;

(42)

потребляемую мощность Мс(#н = №м>.в);

 

нагрев потока по методике [7].

расчета.

При А(Э

0 переходят к следующему пункту

16.

Определяют приведенный коэффициент подачи на водонеф­

тегазовой смеси Кдпр по формуле

 

* 0 .р ' к а

* V

‘43>

где Кд - коэффициент подачи жидкости на режиме нулевого на­

пора,

 

 

ке т1-

<44>

17.

В первом цикле итераций принимают

 

<2ср == Ожлх*

(45)

18.

Вычисляют подачу насоса в оптимальном режиме на вяз­

кой жидкости б°пт по формуле

 

вот

' О щ ^ О Г

(46)

19.

Определяют относительную подачу насоса б°™ из соот­

ношения

 

ботн =

бф/(2ОПТ»

(47)

где ^ср - средняя подача насоса.

20. По номограмме П.Д. Ляпкова, аппроксимированной анали­ тическими функциями, находят коэффициент напора К' и к.п.д.

насоса на вязкой жидкости.

21. Вычисляют соответствующую значению бч> объемную по­ дачу б » из водяной характеристики, разделив бч> на Кд^.

22.По значению Охв из водяной характеристики насоса оп­ ределяют значения напора Нв и мощности Яв на воде.

23.Рассчитывают напор насоса на вязкой жидкости Яж при

подаче 2ср по формуле

Яж

- Я в Т)1>

 

 

 

 

 

(48)

 

24. Средний к.п.д. насоса 7)ср находят из выражения

 

*Пср

иьЛЫ&Яхл- % .

 

 

(49)

 

 

 

8 6 . 4 - 1 0 бЛГв

^

 

 

 

 

25.

Вычисляют, число кавитирующих ступеней

при данных

значениях Кп

, 0^

по формулам:

 

 

 

 

 

Цпр

оти

 

 

 

 

 

при

2отм

< 0,63

 

 

 

 

2к = 212,2(1

 

К

^

- 28,7(1 -

Кпр);

(50)

 

ПрИ

Оотн

^

0,63

 

- К

 

 

г ,

-

<М2,8С„„

192,8X1

)■ . 615,1(2^ -

 

9

8 6 , 5 +

 

348,7) (I

Кфе>.

<511

 

При

Кдпр >

 

рассчитанные по формулам (50)

и (51),

принимают равными 0. Формулы (50) и (51) применяют для рас­ чета характеристики насоса на высокопенистых нефтегазовых и

водонефтегазовых смесях.

 

соотно­

26.

Средний

интегральный напор Нср определяют из

шения

 

 

 

 

 

Яср -

(2сн - 2*)/2™.

 

 

(52)

 

27.

Среднюю

плотность смеси рср в

насосе находят

по

фор­

муле

 

 

 

 

 

Рср = Мсм/Оср.

 

 

(53)

28.

Давление, развиваемое насосом

р», определяют

из

ра­

венств

 

 

 

 

 

рн 5=5 РсряЯср;

 

 

 

 

Рвых = Рн + Рвх*

 

(54)

 

29. Мощность, потребляемую кавитирующими ступенями Як,

находят по формуле

 

 

 

 

ЛГк = М, ~| ‘

 

(55)

 

 

"СН ркв

 

 

 

 

30. Нагрев потока смеси Ык кавитирующими ступенями оп­ ределяют по методике [7].

31. Мощность второй группы насосов, работающих без кави­ таций, N6 вычисляют по формуле

Мб = —Ее р^срСср-----

(56)

86,4-10б*0ср

 

При 17ср = 0 Л^б = 0.

32.Нагрев потока смеси А& ступенями, работающими в безкавитациснном режиме, рассчитывают по методике [7].

33.Потребляемую мощность ЛГ„ определяют по формуле

М, - ЛГк + ЛГб.

(57)

34.Нагрев потока насосом А/„ находят из равенства А/„ = А** + Д&.

35.Средний коэффициент сжимаемости газа 2 ГХр в насосе вычисляют по подпрограмме ”СОМРК”, аппроксимирующей графики Брауна.

36.Параметр Б рассчитывают по формуле (16).

37.Подачу дегазированной жидкости О***, соответствующую значению (2ср в данном цикле итераций, определяют делением <2ср на О.

38.

Если \2ж ет' ~ в» -‘т1 ^ [е2],

(58)

 

I

Уж.ст

|

 

то итерации заканчивают и переходят к п. 39.

 

Ож.хт\ =

Йср//).

 

 

(59)

Если условие (58) не выполняется, то переходят к п. 40.

39.

Если

 

 

 

|Лв| <

[ел,

 

 

(60)

то насос работает на вертикальном кавитационном участке ха­ рактеристики, в противном случае - левее вертикального участка.

На этом расчеты по методике ”Насос” завершаются и вели­ чины рвых, Л^н, А*„ используют в качестве исходных данных в

других блоках общей методики подбора УЭЦН к скважинам

[7].

40.

Определяют значение средней интегральной подачи бср

следующего цикла

последовательных

приближений по

форму­

ле (15).

 

 

 

 

 

41.

По средним арифметическим значениям температуры и

давления в насосе по подпрограмме

"Смесь”

методики

[8]

вы­

числяют среднюю вязкость жидкости.

вязкости

жидкости

 

(см.

42.

Находят

при средней

 

п.15).

43.Переходят к п. 18.

44. Рассчитывают

коэффициент подачи на смеси вода

газ

аналогично расчетам

в пп. 11 и 12 и принимают коэффициент

подачи на сольнообводненной водонефтегазовой смеси в заинверсионной области.

 

45.

Вычисляют Кду и проверяют возможность откачки насосом

планового дебита

0 * ^

при данном Эвх аналогично п.

15.

^ср =

 

46.

Принимают в

первом цикле итераций Эср

= 0,

= Ож.М*

Аналогично пп. 18-24 вычисляют (2<гтн, Яж, Лер.

 

 

47.

 

 

48. Определяют коэффициент напора Кн на низкопенистой

газожидкостной смеси по формуле

 

 

 

 

Кн =

<рх [1 - 1,75-10-5<100Эср)3*},

 

 

 

(61)

где при рт > 2,1

МПа =

1, а при рм $> 2,1 МПа

 

 

= А $ с р + ВЭ«г ^

С,

 

 

 

 

 

(62)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А =

4,56 • 10'3(21

Юрвх)3,42;

 

 

 

(63)

В =

-0,105(21

Юрв*)1’*9.

 

 

 

 

(64)

<

При

ркс С

0,6

МПа С

= 1,1р.» + 0,99, а при

0,6

МПа <

р„

< 2,1 МПа С =

1,8-10'2(21

-

10рю)

где

Эср

доли единицы.

 

по

формуле (62) > 1, то

принимают

 

Если рассчитанное

=

1.

При <2тп Ъ- 0,725 X

= 1, а при 2 ^ ,

< 0,725

 

 

 

_

2

е(0,725-(2отн)1,154" Эср

 

 

 

 

(65)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49.

Средний интегральный напор насоса #ср на газожидкост­

ной смеси находят умножением Яж на Кн.

а согласно п. 28

 

50.

Согласно

п. 27 рассчитывают

рср,

Рн И

Рвых*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность, потребляемую насосом, Ян при тьр > 0 вычисляют

по формуле (56), заменяя в ней Аб на Я„.

 

 

 

 

При

7)ср =

0

 

 

 

 

 

 

 

N

= N

 

Ркв

ОР'

 

 

 

 

( 66)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51.

Нагрев потока определяют по методике [7].

 

анало­

 

52.

Для сравнения

(Зжет и

проводят расчеты

гично пп. 35-42. При выполнении условия (52) проверяют вер­ тикальность участка характеристики и заканчивают расчеты по блоку ”Насос”, в противном случае определяют значения Сер и Эср следующего пункта итераций по формулам (15), <22) и переходят к п. 47.

Методика ”Насос” алгоритмизирована для ЭВМ ЕС-1022 на языке ”Фортран-1У” как составная часть универсальной мето­ дики подбора ЭЦН к скважинам, созданной под руководством В.Н. Филиппова.

РЕМОНТ И ОБСЛУЖИВАНИЕ СКВАЖИННЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ

ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТА УСТАНОВОК ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ

Ремонт и обслуживание установок центробежных электронасо­ сов производят на заводах (г. Бугульма, г. Тюмень) и в про­ катно-ремонтном цехе НГДУ "Туймазанефть” объединения *Баш­ нефть” [4]. Рассмотрим структуру и функциональную роль от­ дельных производственных подразделений этого цеха.

Группа проката оборудования имеет полную информацию о работающих в скважинах, требующих ремонта, находящихся в ремонте и готовых к отправке на скважины установок центро­ бежных электронасосов. Группа проводит комплектацию узлов установки, испытания отремонтированного оборудования, до­ ставку его на скважины и со скважин.

Технология ремонта УЭЦН предусматривает следующие опера­

ции:

поверхности

насоса, электродвигателя

очистка наружной

и гидрозащиты;

 

 

разборка насоса, электродвигателя и гидрозащиты, мойка

деталей;

замена или

восстановление вышедших

дефектовка деталей,

из строя деталей;

 

 

сборка насоса, электродвигателя и гидрозащиты; испытание в сборе.

Все работы по ремонту УЭЦН выполняет специализированная бригада. Механическая мастерская осуществляет ремонт техно­ логического оборудования и изготовление отдельных деталей.

На участке по обслуживанию и монтажу УЭЦН, а также по ремонту электрооборудования проводят сборку, испытание, за­ пуск УЭЦН на скважине и контроль за их работой.

МЕХАНИЗАЦИЯ РЕМОНТА УЭЦН

Рационализаторы и изобретатели НГДУ ”Туймазанефть” раз­ работали, изготовили и внедрили различные устройства и приспособления, облегчающие ручной труд в мастерских по ре­ монту УЭЦН [4].

Установка для мойки УЭЦН представляет собой трубу, через которую протягивают узел УЭЦН. Для обеспечения герметичнос­ ти торцовые части трубы имеют резиновые уплотнители. Про­ тягиваемый при помощи лебедки узел насоса промывают горячей водой с моющим растрором, подаваемым через сопла, установ­

ив

ленные

под

углом 45 ..'Давление в системе достигает 6-105 -

- 10* 105

Па.

Температура воды 300-360 К. Для облегчения про­

цесса разборки насосов применяют обычный отбойный пнев­ матический молоток с модернизированным клином. Прикладывая вибратор к валу разбираемого насоса, легко разбирают трудноотворачиваемые детали.

Механизированный верстак (рис. 50) применяют для разбор­ ки и сборки насоса. Ключ с механическим приводом 1 устанав­ ливают на передней торцовой части верстака б, что предот­ вращает опасность опрокидывания ключа. Верстак выполняют из двух секций. Это позволяет одновременно на одном верстаке вести разборку и сборку насосов.

Техническая характеристика верстака

 

Тяговое усилие лебедки, к Н .............

3 9

Максимальный крутящий момент ключа,Н • м#

3 3

Мощность двигателя, вращающего ключ, кВт

\\

Габариты, м:

 

длина

1 3

высота

о,9

Установка для мойки деталей УЭЦН (рис. 51). Детали насоса в специальном контейнере 5 при помощи грузоподъемного меха­ низма 4 загружают в бункер 2, установленный на вращающейся платформе. Агрегатом управляют с пульта управления 3. По перфорированному трубопроводу 1 подают под давление горячую воду с моющим раствором.

Техническая характеристика установки для мойки

Грузоподъемность крана, Н

4" 103

Температура моющего реагента, К

3 5 0

Мощность двигателя, кВт

^ 4

Габариты, м:

 

высота .

2

ди ам етр .......................................

2

Время очистки одного контейнера, ч

о, 8

После ремонта все насосы испытывают на стенде (рис. 52),

который состоит из скважины глубиной до

30 м с обсадной 5

и промежуточной 7 колоннами. Через промежуточную колонну

рабочая жидкость поступает на прием

насоса с нижней час­

ти двигателя, который охлаждает ее

в процессе испытания.

В качестве рабочей жидкости при испытании УЭЦН исполь­ зуют трансформаторное масло.

Установку ЭЦН подвешивают на заданную глубину на насос­ но-компрессорных трубах б. Емкость 1 с мерной шкалой служит для заполнения сливной емкости 3, из которой через систему задвижек 2 жидкость заполняет затрубное пространство сква­ жины. Электродвигатель установки питается от трансформатора через станцию управления 4.

1

2

3

4

5

6

7

Рис. 50. Верстак для ремонта насосов и двигателей:

 

I

ключ

с

механическим

приводом;

2

кнопки

управления; 3

пускатель;

4

статор

двигателя;

5

зажим; 6 - рама верстака; 7

- ротор

двигателя;

8

крюк;

9

канат; 10 -

привод

барабана; 11 - обойма с

отклоняющим блоком;

12 -

барабан лебедки

 

 

Соседние файлы в папке книги