Влияние газа и вязкости жидкости на рабочие характеристики ЭЦН

Регулирование производительности и напора ЭЦН.

Производительность УЭЦН регулируется:

1. Методом штуцирования (на устье скважины) – создание устьевого противодавления с целью уменьшения подачи за счет напорных характеристик насоса.

2. При помощи преобразователя частоты:

- позволяет в широком диапазоне регулировать производительность и напор УЭЦН за счет изменения частоты вращения ПЭД,

- осуществлять плавный контролируемый пуск ПЭД, что позволит продлить срок службы УЭЦН за счет снижения электрических нагрузок на кабель и обмотки двигателя,

- при выводе УЭЦН на режим на частотах менее 50 Гц значительно уменьшить потребляемую мощность двигателя, что снижает вероятность его перегрева при отсутствии или недостаточном притоке из пласта.

Производительность (Q) УЭЦН находится в прямой зависимости от частоты переменного тока, подаваемого на обмотки двигателя

Q₂ = Q1 (f₂/f₁), где f₁-стандартная частота 50Гц, f₂ – изменяемая частота, Q₁- производительность при стандартной частоте.

Напор (Н) УЭЦН находится в квадратичной зависимости от частоты переменного тока

Н₂ = Н₁ (f₂/f₁)², где Н₁ – напор при стандартной частоте.

Присутствие эмульгированного газа увеличивает объем смеси, проходящей ч/з 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/z_о (рис, кривая 1), развиваемый каждым рабочим колесом, одинаковый, а давление в насосе равномерно нарастает от p₁ до p₂. Напор h=H/z_о остается для каждой ступени одинаковый. В результате напоры суммируются, и давление равномерно возрастает от давления на приеме p₁ до давления на выкиде p₂ (линия 2).

Если на приеме насоса существует газонасыщенность b, плотность газонасыщенной 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, кривая 3). Тогда a соответствует той ступени насоса Z_нас, в которой давление равно давлению насыщения p_нас.

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/z_о, и соответствующим характеристике насоса при работе его на данном режиме (Q).

Однако давление, развиваемое каждой ступенью, равное Δp=hr_смg даже при постоянстве напора h будет различным, возрастая по мере увеличения r_см.(кривая 4)

Многочисленные исследования работы насоса на газожидкостных смесях показали ухудшение их рабочих характеристик. Установлено, что при 0<β(газонасыщенность)<5—7 % Н(Q) характеристика практически не изменяется. При увеличении β, Н(Q) и η(Q) характеристики смещаются влево, при этом к.п.д. сильно уменьша­ется. Установлено также, что не все насосы одинаково «чувст­вительны» к газосодсржанию на приеме насоса.

Для улучшения работы ПЦЭН при откачке газированной жидкости используют газосе­параторы, устанавливаемые на валу насоса перед первой его сту­пенью. Другим способом улучшения рабочих характеристик ПЦЭН при работе их на газированной жидкости является установка рабочих колес повышенной производительности вместо несколь­ких первых рабочих ступеней насоса.

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 Н, Q и η в зависимости от числа Rе.

Дата добавления: 2015-07-13