Выбор и модернизация погружного электроцентробежного насоса

Модернизация погружного электроцентробежного насоса

Нефтегазовые предприятия постоянно ведется поиск решений по сокращению затрат, которые связаны с эксплуатацией погружных электроцентробежных насосов. Обычно эти решения заключаются в повышении надежности и эффективности насосных установок. Поиск решений можно осуществлять в следующих направлениях:

1. Применение и создание насосных агрегатов с инновационными конструктивными решениями.
2. В процессе изготовления серийных насосных агрегатов.
3. В процессе эксплуатации за счет совершенствования.

Алгоритм подбора и модернизации погружного электроцентробежного насоса.

Погружной электроцентробежный насос – это агрегат, который спускается в скважину на насосных трубах, используется для откачки жидкости с высоким коэффициентом продуктивности и низким статическим уровнем.

Для проведения подбора и модернизации погружного электроцентробежного насоса необходимо знать (рассчитать) следующие показатели:

1. Плотность воды, газа, нефти.
2. Вязкость воды и нефти.
3. Дебит скважины (планируемый).
4. Степень обводненности продуктивного пласта.
5. Газовый фактор.
6. Коэффициент объема нефти.
7. Глубина расположения продуктивного пласта.
8. Пластовое давление.
9. Давление насыщения.
10. Пластовая температура.
11. Температурный градиент.
12. Коэффициент продуктивности.
13. Буферное давление.
14. Геометрические размеры обсадной колонны (диаметр, толщина стенок и т.п.)
15. Геометрические размеры насосно-компрессорных труб.
16. Геометрические размеры электродвигателя.
17. Геометрические размеры насоса.

Последовательность модернизации и подбора электроцентробежного насоса начинается с определения плотности смеси на участке «забой скважина – прием насоса» по формуле:

Рсм = [Рвb + Рн (1 - b)](1 - Г) + РгГ

где, Рн – плотность сепарированной нефти; b – обводненность пластовой жидкости; Рв – плотность воды в пласте; Г – объем текущего газосодержания; Рг – плотность газа.

Потом необходимо рассчитать забойное давление, которое обеспечит установленный дебит скважины:

Рзаб = Рпл – Q / Kпрод,

где, Рпл – давление в пласте; Кпрод – коэффициент продуктивности скважины; Q – установленный дебит скважины.

При установленном дебите скважины глубина расположения динамического уровня рассчитывается по формуле:

Ндин = Lскв – Рзаб / Рсмg.

где, Lскв – длина скважины; g – ускорение свободного падения; Рсм – плотсность смеси на участке «забой скважина-прием насоса»; Рзаб – забойное давление.

Давление, сформировавшееся на приеме насоса, при нормальном объеме газосодержания вычисляется по следующей формуле:

Рпр = (1 – Г) Рнас

где, Г – текущий объем гасосодержания; Рнас – давление насыщения. Глубина подвески насоса определяется по формуле:

L = Ндин + Рпр / Рсмg$

А температура жидкости на приеме насоса равна:

Т = Тпл – (Lскв – L) G,

где, Тпл – температура в продуктивном пласте; G – температурный градиент. Объемный коэффициент в том случае вычисляется по следующей формуле:

В = b + (1 – b) • [1 + (Внас –1) • √(Рпр / Рнас)

где Внас – объемный коэффициент нефти при давлении насыщения. Дебит жидкости на входе в насосный агрегат рассчитывает следующим образом:

Qпр = Q • Bнас

В этом случае объем свободного газа на входе в насос равен:

Gпр = G • [1-(Рпр / Рнас)]

где, G – газовый фактор.

Далее вычисляется приведенная скорость газа в сечении обсадной колонны, сформировавшееся на входе в насос:

C = Qгпр / fскв,

где, Qгпр – расход газа на входе в насос; fскв – площадь сечения скважины на входе в насос.

Далее также рассчитываются истинное газосодержание, работа газа на различных участках, потребное давление насосного агрегата. Основываясь на рассчитанных значениях, инженер может подобрать оптимальный типоразмер насосного агрегата, определить его режим подачи, напор, коэффициент полезного действия, мощность и напор.

Расчеты следующего этапа подбора и модернизации электроцентробежного насоса включают в себя определение (расчет) коэффициента изменения подачи, коэффициента полезного действия с учетом вязкости добываемого полезного ископаемого, относительная подача и сепарация на разных участках насоса, коэффициент изменения напора с учетом влияния вязкости и газа, количество ступеней насоса, мощность насоса, мощность погружного электродвигателя.

Завершающими операциями и расчетами подбора и модернизации электроцентробежного насоса являются проверка насоса на возможность отбора тяжелой жидкости, проверка на максимальную рабочую температуру, проверка на теплоотвод, а также определяются условия, которые могут способствовать перегреву погружного электродвигателя.