Температурный режим насосных скважин

Режим насосных скважин формируется в результате не только гидродинамического, но и теплового взаимодействия погружной установки и скважины.Этой проблеме уделено внимание в отечественной литературе, в частности в работах И. Т. Мищенко указывается на существенный нагрев жвдкости в насосной скважине в процессе ее эксплуатации.

Проанализируем температурный режим скважины в период ее освоения и эксплуатации. При этом будем исходить из условия, что массовое газосодержание в потоке, омывающем двигатель, достаточно мало. Этот тезис подтверждается расчётами. Оценивается влияние двухфазного потока (нефть-вода) на работу двигателя.

1. Мощность теплового источника

С точки зрения надежности работы установки ЭЦН наиболее важной характеристикой является рабочая температура самого погружного электродвигателя. Значительная часть электроэнергии, потребляемой погружной установкой, трансформируется в тепло, которое идет на нагрев жидкости как перекачиваемой, так и омывающей погружной электродвигатель При стационарном режиме суммарная тепловая энергия потребляемая установкой, передается всему объему перекачиваемой жидкости, который здесь равен притоку из пласта.

Мощность источника теплоты - количество теплоты, выделяемое единицей объема тела в единицу времён. Исходя из этого определения мощность первого теплового источника которым является сам насос, равна

(4.1)

где А - переводной коэффициент, если теплота измеряется в ккал, а мощность в кВт, то А = 860 ккал/(кВт-ч); Nн = N· ηд - потребляемая мощность насоса; Vн - геометрический объем насоса; N - мощность, потребляемая всей погружной центробежной электроустановкой, кроме потерь в подводящем кабеле; ηд - суммарный коэффициент полезного действия погружного электродвигателя.

Мощность второго теплового источника - погружного электродвигателя

(4.2)

где Vд - геометрический объем погружного электродвигателя. Суммарная мощность будет

(4.3)

Для сравнения тепловой интенсивности различных типов погружных установок были вычислены значения мощности тепловых источников для наиболее распространенных электродвигателей (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Основные показатели ПЭД как тепловых источников

Показатель	Тип ПЭД
	20-103M3	28-103M3м	40-103M3	C55-103	55-123M3	100-123M3	123-138
Номинальная мощность, Квт	20	28	40	55	55	100	123
КПД, %	74,5	73,0	72,0	72,0	78,5	79,0	84,0
Длина, м	5,17	5,51	6,19	5,21-5,51	7,14	8,0	8,21
Наружный диаметр, м	0,103	0,103	0,103	0,103	0,123	0,123	0,138
Геометрический объем, м3	0,043	0,046	0,051	0,089	0,084	0,094	0,122
Масса, кг	275	295	335	600	569	654	800
Плотность, отнесенная к плотности стали	0,82	0,82	0,84	0,865	0,87	0,89	0,84
Мощность теплового источника при номинальной загрузке, тыс. ккал / (м3·ч)	104	142	189	152	124	192	141

Из табл. 4.1 видно, что наибольшей удельной мощностью обладает двигатель ПЭД 40-103 МЗ, наименьшей - ПЭД 20-103 МЗ и ПЭД 55-123 МЗ. Данные таблицы 4.1 показывают, что в тепловых расчетах, при введении соответствующих поправок, электродвигатель с достаточной точностью можно принимать за стальное тело. Аналогичным образом можно получить удельные мощности qн и q конкретных установок.