Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Добыча и разработка природных ресурсов

Влияние газа и вязкости жидкости на рабочие характеристики ПЦЭН.  Просмотрен 1297

  1. Осложнения в работе скважин, оборудованных ЭЦН.
  2. Газлифтная экспл-ция скважин. Общие принципы газлифта. Преим-ва, недостатки
  3. Классификация газлифтных скважин. Круговой газлифтный цикл группы скважин
  4. Конструкции газлифтных подъемников. Одно-, двух- и полуторарядный подъемник
  5. Конструкция газлифтных подъемников. Однорядный подъемник с перепускным клапаном. Характеристики, принцип действия.
  6. Пуск газлифтной скважины в эксплуатацию. Расчет пускового давления
  7. Методы снижения пускового давления газлифтной скважины
  8. Винтовые насосы для добычи нефти. Назначение и принцип действия. Подача винтового насоса. Преимущества.
  9. Погружные винтовые насосы. Принцип действия. Преимущества. Перспективы развития.
  10. Винтовые штанговые насосы. Принцип действия. Преимущества. Перспективы развития.
  11. Типы фонтанных скважин, виды и условия фонтанирования
  12. Виды фонтанирования и типы фонтанных скважин

Присутствие эмульгированного газа увеличивает объем смеси, проходящей через первые рабочие ступени насоса, и забирает часть энергии, подводимой к валу насоса, на сжатие га­зовых пузырьков и их полное растворение в нефти. При от­качке однородной несжимаемой жидкости напор h = H/z0 (рис. XI.12, кривая 1), развиваемый каждым рабочим колесом, одинаковый, а давление в насосе равномерно нарастает от Р1 до Р2. Напор h = H/z0 остается для каждой ступени одинаковый. В результате напоры суммируются и давление равномерно воз­растает от давления на приеме Р1 до давления на выкиде Р2 (линия 2). Если на приеме насоса существует газонасыщенность β, плотность газожидкостной смеси при переходе ее от одной сту­пени к другой в результате сжатия будет увеличиваться. Мини­мальная плотность будет на входе в первую ступень, максималь­ная — при давлении насыщения, когда весь газ растворится в нефти (рис. XI.12, кривая 3). Точка а соответствует той сту­пени насоса 2нас, в которой давление равно давлению насыще­ния Рнас.

 

Рис. XI.12. Распределение плотности ГЖС и давления по ступеням ПЦЭН: 1 — напора, развиваемого каждой ступенью; 2 — распределение давления по ступеням при откачке однородной несжимаемой жидкости; 3 — распределение плотности ГЖС по ступеням насоса; 4 — распределение давления при откачке газированной жидкости.

Если дисперсность газовых пузырьков велика и газожидкост­ную смесь можно рассматривать как однородную с пониженной плотностью, то кавитационные явления могут не возникать. В этом случае напор, развиваемый каждой ступенью, может оставаться постоянным, равным h = H/z0, и соответствующим характеристике насоса при работе его на данном режиме (Q). Однако давление, развиваемое каждой ступенью, равное ΔР = hpCMg даже при постоянстве напора h будет различным возрастая по мере увеличения рсм. После первой ступени оно будет минимальным, затем будет возрастать и после zHАС ступени (точка а) останется постоян­ным, так как ρ = const. При суммировании давлений, развивае­мых каждым рабочим колесом, не получится равномерного на­растания давления вдоль ступеней насоса, как при однородной жидкости с постоянной плотностью. Сначала давление будет нарастать медленно (рис.

XI. 12, линия 4), затем быстрее и по­сле точки а линия Р(z) перейдет в прямую, параллельную линии 2, но расположенную ниже. Линия 4 при z = z0 имеет ординату Р2 меньше чем Р2, так как давление на последней ступени насоса при откачке газиро­ванной жидкости Р2 будет меньше, чем при Р = const, перепад давления, развиваемый насосом ΔР = Р2— Р1, при откачке га­зированной жидкости будет также меньше, так как часть энер­гии двигателя затрачивается на сжатие и растворение газа в насосе. Эта энергия частично возвращается потоку жидкости, но уже в НКТ, где выделяющийся газ создает так называемый газлифтный эффект, способствующий подъему жидкости на поверх­ность и уменьшающий необходимый для работы скважины на­пор. Многочисленные исследования работы насоса на газожид­костных смесях показали ухудшение их рабочих характеристик. Установлено, что при 0<β<5—7 % H(Q) характеристика практически не изменяется. При увеличении Р, H(Q) и η(Q) характеристики смещаются влево, при этом к. п. д. сильно уменьша­ется, Установлено также, что не все насосы одинаково «чувст­вительны» к газосодержанию на приеме насоса. Для улучшения работы ПЦЭН при откачке газированной жидкости П. Д. Ляпковым был предложен специальный газовый центробежный се­паратор, устанавливаемый на валу насоса перед первой его сту­пенью. Газ, как более легкий компонент, концентрируется в цен­тральной части сепаратора, откуда отводится по специальным каналам в межтрубное пространство. Жидкость, как более тя­желый компонент, концентрируется на периферии сепаратора и по каналам направляется к первой рабочей ступени насоса. Другим способом улучшения рабочих характеристик ПЦЭН при работе их на газированной жидкости является установка рабочих колес повышенной производительности вместо несколь­ких первых рабочих ступеней насоса.
Для сохранения высоких рабочих характеристик насоса в соответствии с изменением объемного расхода газожидкостной смеси необходимо иметь рабочие ступени, имеющие объемную производительность, уменьшающуюся по тому же закону. Только после полного растворения газа объемные производи­тельности рабочих колес, а следовательно, их конструкция и размеры должны оставаться одинаковыми. Однако конструкция ПЦЭН с набором ступеней переменной производительности была бы слишком сложной для массового производства, кроме того, для каждого газосодержания на приеме насоса надо было бы иметь различный набор ступеней переменной производи­тельности. Поэтому на практике в качестве первых 10—15 ра­бочих ступеней устанавливают рабочие колеса и направляющие аппараты от насоса тех же габаритов, но с большей подачей. Работа ПЦЭН при откачке вязкой жидкости также сопро­вождается ухудшением его рабочих характеристик. В теории гидромашин и компрессоров разработаны методы пересчета ра­бочих характеристик центробежных насосов для перекачки вяз­ких жидкостей. Эти методы основаны на обобщении результатов практиче­ских испытаний насосов на жидкостях различной вязкости и определения поправочных коэффициентов к величинам H, Q и η в зависимости от числа Re. В теории центробежных насосов применяются различные формы записи числа Рейнольдса. В данном случае используется следующий безразмерный комплекс:

(20.1)

Здесь n — частота вращения вала; Q — подача; v — кинемати­ческая вязкость жидкости.

Рис. XI.13. Графики П. Д. Ляпкова для пересчета характеристик ПЦЭН на жидкость, имеющую вязкость, от­личную от вязкости воды

П. Д. Ляпков, детально занимавшийся вопросом пересчета характеристик ПЦЭН с воды на вязкие жидкости, использовал соотношение (20.1) и построил расчетную номограмму для определения поправочных коэффициентов

кн = Нν/Нв кQ = Qν/Qв кη = ην / ηв (20.2)

В (20.2) индекс «в» означает соответствующие значения Н, Q и η при испытании насоса на воде, индекс «v» означает те же ха­рактеристики при испытании на вязкой жидкости (рис. XI.

13). Верхний график позволяет найти пересчетные значения коэф­фициентов при работе ПЦЭН на оптимальном режиме, т. е. на режиме максимального к. п. д. По оси абсцисс отложены зна­чения Re согласно (20.2). Справа и слева графика по оси ор­динат отложены значения соответствующих пересчетных коэф­фициентов. Сплошные линии означают зависимость пересчетных коэффициентов от Re. Пунктирные линии ограничивают область разброса фактических точек, по которым строились сплошные линии. нижний график на рис. XI. 13 позволяет определить пересчетный коэффициент только для напора (кн = Нν/Нв), но для режимов работы, отличающихся от оптимального в боль­шую и меньшую стороны, а именно для

Q = 0,4Qопт; Q = 0,6Qопт ; Q = 0,8Qопт;Q = 1,2Qопт и Q = 1,4Qопт.

Из графиков видно, что при Re>60000 кн=1, т. е. при этих значениях Re вязкость не оказывает влияние на напорную ха­рактеристику насоса. Значение kQ стабилизируется при Re>30000, кη — при Re > 200 000. Из графика видно, что вязкость перестает влиять (кн=1) на напорную характеристику ПЦЭН при режимах работы 0,4 Qопт <Q<l,4 Qопт при Re>60000.

 

Предыдущая статья:Определение средней плотности жидкости в УЭЦН. Следующая статья:Осложнения в работе скважин, оборудованных ЭЦН.
page speed (0.0151 sec, direct)