 |
Исследование скважин, оборудованных электроцентробежными насосами
|
|
|
|
С целью установления и поддержания оптимальных режимов работы скважин погружными насосами необходимо исследовать их на приток. Учитывая, что центробежный насос после его спуска в скважину и заполнения насосно-компрессорных труб до устья при закрытии задвижки на выкиде разовьет напор:
(112)
где h1 - расстояние от устья до статического уровня, м; ρ - плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с.
После этого задвижку открывают и дают насосу нормально работать, замеряя при этом дебит скважины, пока три замера не будут идентичными, что указывает на установившийся режим работы скважины при соответствующем в этой скважине динамическом уровне. Затем задвижку закрывают и вновь замеряют давление P 2 и последнее перед этим значение дебита Q.
Напор, создаваемый насосом в новых условиях, будет равен
(113)
где h2 - неизвестное расстояние от устья до динамического уровня, м.
Учитывая, что напор остается неизменным, получаем
 |
 |
Отсюда, зная h1, Р1, Р2и ρ, можно определить h2, а также и коэффициент продуктивности К в м3 на 1 м понижения уровня (удельный дебит):
В итоге при трех-четырех режимах строят индикаторную кривую и определяют коэффициент продуктивности скважины.
Области применения электроцентробежных погружных насосов. Электроцентробежные погружные насосы применяются в глубоких и наклонных нефтяных и сильно обводненных скважинах, в скважинах с йодо-бромистыми водами, с высокой минерализацией пластовых вод, для подъема соляных и кислотных растворов. Кроме того, разработаны и выпускаются заводами электроцентробежные насосы для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких горизонтов в одной скважине со 146 мм и 168 мм обсадными колоннами. Такие установки работают по схемам «фонтан-насос», когда нижний пласт фонтанирует, верхний эксплуатируется погружным электроцентробежным насосом «насос-фонтан» (нижний эксплуатируется электроцентробежным насосом), а верхний фонтанирует «насос-насос» (оба пласта эксплуатируются электроцентробежными насосами). Погружные электроцентробежные насосы применяются также для закачки минерализованной пластовой воды в нефтяной пласт с целью поддержания пластового давления. Для этих целей применяются электронасосы с подачей от 2600 до 3800 м3/сут и напором до 1000м. Внутренний диаметр водяных скважин 402 мм.
|
|
|
Винтовые электронасосы
Установка винтового погружного электронасоса состоит из электродвигателя, гидрозащиты, насоса, кабеля, оборудования устья скважины, автотрансформатора и станции управления. Установка винтового погружного насоса состоит из тех же узлов, что и установка погружного центробежного насоса. Вместо центробежного насоса здесь используется винтовой насос. В установках погружных винтовых электронасосов (УЭВН) применяются четырехполюсные погружные электродвигатели с частотой вращения 1500 об/мин.
Погружной винтовой насос (рис. 106) состоит из следующих основных узлов и деталей: пусковой муфты 1, с помощью которой вал насоса через вал протектора соединяется с валом погружного электродвигателя; эксцентриковых муфт 2 и 5; правых и левых обойм 3 и 6 с винтами 4 и 7; предохранительного клапана 8 и трубы 9. Рабочими органами винтового насоса являются однозаходные стальные винты и резинометаллические обоймы, внутренняя полость которых представляет собой двухзаходную винтовую поверхность с шагом, в 2 раза большим шага винта. Жидкость на прием насоса поступает через фильтровые сетки. Винты соединены между собой эксцентриковой муфтой. Между винтом и обоймой образуются свободные полости, или камеры. При вращении винта они заполняются перекачиваемой жидкостью, которая при последующем вращении винта герметически замыкается и поступает вдоль оси винта в насосно-компрессорные трубы.
|
|
|
При вращении винта непрерывно открываются и замыкаются полости, образуемые винтом и обоймой.
Сумма заполненных жидкостью выходных площадей поперечного сечения винта с обоймой остается постоянной, и поток жидкости всегда непрерывен и пропорционален частоте вращения винта. Отличительной особенностью рабочего винта является то, что любое поперечное сечение, перпендикулярное оси вращения, представляет собой правильный круг. Центры этих кругов лежат на винтовой линии, ось которой является осью вращения всего винта. Расстояние, на котором центр поперечного сечения винта отстоит от его оси, называется эксцентриситетом и обозначается буквой l. Поперечные сечения обоймы в любом месте вдоль оси винта одинаковы, но повернуты относительно друг друга (рис. 107). Сечение внутренней полости обоймы образовано двумя полуокружностями с радиусами, равными половине диаметра поперечного сечения винта, и двумя общими касательными.
Расстояние между центрами этих полуокружностей равно 4l.
Во время работы насоса винт совершает сложное движение, благодаря вращению вала насоса винт вращается вокруг своей оси, одновременно ось винта совершает вращения по окружности диаметром d = 2lв обратном направлении. Винтовой насос объемного действия, и его теоретическая подача прямо пропорциональна частоте вращения винта. При условии, что винт, вращаясь в осевом направлении, не перемещается, жидкость, заполняющая впадины винтовой полости обоймы, будет поступать из одной впадины в другую в соответствии с шагом винта. За один оборот винт два раза перекроет камеры в обойме, т.е. вытеснит из нее две определенные порции жидкости. На промыслах погружные винтовые насосы применяются для скважин со 146 мм и 168 мм обсадными колоннами производительностью 40, 80 и 100 м /сут. Винтовые насосы выполнены с двумя рабочими органами, имеющими правое и левое направления спирали винта, благодаря чему во время работы они взаимно гидравлически разгружаются, и тем самым опорный подшипник или пята предохраняются от больших осевых усилий.
|
|
|
Один и тот же погружной винтовой насос позволяет эффективно эксплуатировать скважину при различных динамических уровнях.
Например, для насосов с напорами до 1000 м и производительностью от 40 до 100 м3/сут зона оптимального к.п.д. находится в пределах уровней от 350 до 1000 м. Погружной винтовой электронасос, сочетая в себе положительные качества центробежного и поршневого насосов, обеспечивает плавную, непрерывную подачу жидкости без пульсации, с постоянным высоким к.п.д. при большом диапазоне изменения давления. Особенностью винтовых насосов является значительное улучшение параметров с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости. Эти насосы наиболее эффективны при добыче вязкой нефти.
Большим преимуществом винтового насоса является то, что он обеспечивает стабильные параметры при добыче нефти с высоким газовым фактором и попадание свободного газа на прием насоса не приводит к срыву подачи насоса.
При работе погружного винтового насоса не происходит интенсивного эмульгирования жидкости.
Гидропоршневые насосы
Установка гидропоршневого насоса (рис. 108) состоит из погружного оборудования и силового насоса 2, емкости для отстоя жидкости 1 и трапа 3 для очистки. Погружное оборудование состоит из насосной установки, представляющей собой гидравлический двигатель и насос 6, поршни которого жестко соединены штоком. Для эксплуатации скважины гидропоршневым насосом в нее спускают два ряда концентрически расположенных насосно-компрессорных труб 4 и 5 диаметрами 63 и 102 мм, на концах которых находится седло, плотно посаженное в посадочный конус 7.
 |
Насос спускают в трубу диаметром 63 мм, прижимают к посадочному седлу струей жидкости, нагнетаемой сверху силовым насосом, и приводят в действие при помощи золотникового устройства, расположенного между двигателем и самим насосом. Вместе с поршнем двигателя возвратно-поступательное движение совершает поршень насоса и откачивает жидкость из скважины, которая вместе с рабочей жидкостью по кольцевому пространству поднимается на поверхность.
|
|
|
Смена погружного агрегата производится без подъема насосно-компрессорных труб. Поднимают агрегат из скважины под действием рабочей жидкости, которая подается в кольцевое пространство под агрегат и выдавливает его, поднимая до устьевой головки, где его захватывает ловитель. С помощью гидропоршневого насоса можно поднимать жидкость с больших глубин (до 4000 м) с дебитом до 20 м3/сут. К.п.д. гидропоршневой установки достигает 0,6.
 |
К недостаткам гидропоршневых установок относится необходимость около каждой скважины устанавливать емкости для рабочей жидкости и специального силового насоса.
Глава XI
|
|
|
