Теоретичні основи Вибору установки електроприводного зануреного відцентрового насосу для заданих умов експлуатації

Метою розрахунків, що проводяться при виборі установки УЕВН, є визначення типорозміру всіх елементів установки: насоса, двигуна, кабелю, трансформатора, які забезпечують, залежно від поставленої задачі, її роботу з необхідними економічними показниками.

В основу методики підбору покладено низку критеріїв – забезпечення мінімуму витрат на видобування 1 т нафти. При цьому, однак, необхідно враховувати фактор надійності, що характеризується температурою електродвигуна. В деяких випадках, при порівнянні різних варіантів, перевага віддається установці, яка вимагає більших витрат, але забезпечує режим роботи двигуна з меншою розрахунковою температурою нагрівання. Такий варіант у підсумку може дати зниження витрат завдяки різкому підвищенню надійності установки.

Залежно від умов експлуатації задача підбору УЕВН полягає в наступному:

- підбір УЕВН при обмеженому доборі рідини зі свердловини;

- підбір УЕВН при необмеженому дебіті.

Вихідними даними для вибору елементів установки при обмеженому доборі рідини є:

- необхідний добір рідини зі свердловини;

- протитиск на усті свердловини;

- об'ємна обводненість рідини;

- газовий фактор свердловини, приведений до стандартних умов;

- тиск насичення нафти газом;

- залежності (графічні) об'ємної кількості газу, розчиненого в нафті, щільності об'ємного коефіцієнта і кінематичної в'язкості нафти від тиску;

- щільності води і газу;

- пластові тиск і температура;

- геотермічний коефіцієнт;

- внутрішній діаметр стовбура свердловини;

- відстань по вертикалі від устя свердловини до фільтра;

- коефіцієнт продуктивності свердловини.

Для скорочення обсягу розрахунків можна попередньо визначити внутрішній діаметр піднімальних труб, виходячи з умов експлуатації установок у свердловинах із близькими параметрами. При цьому варто мати на увазі, що при дебіті до 150 м³/добу діаметр піднімальних труб може бути 50 мм; при дебіті від 150 до 300 м³/добу – 63 мм; при дебіті більше ніж 300 м³/добу – 76 мм. Діаметр труб повинен бути таким, щоб поперечний габарит установки, що спускається в свердловину, не перевищував допустимий для цієї експлуатаційної колони.

У першому наближенні типорозмір насоса, а він надалі визначає параметри всіх інших вузлів, можна вибрати виходячи з умови відповідності його подачі і напору, необхідним за умовами експлуатації свердловини. При цьому необхідно враховувати характеристику пластової рідини, що відкачується.

При відкачуванні нафти, що містить газ при тиску 0, 30-0, 35 від тиску насичення, він являє собою тонкодисперсну суміш із рівномірною, розподіленою по потоку, газовою фазою, в результаті чого насос працює як багатоступінчастий компресор. Для подібного режиму характерна змінна витрата суміші і її щільності від ступеня до ступеня.

Вважають, що напірна характеристика ступеня при цьому залишається незмінною стосовно характеристики однофазної краплинної рідини, що має в'язкість, однакову з в'язкістю газорідинної суміші в ступені. Таким чином, зниження ККД насоса, зумовленого шкідливим впливом газу, не відбувається, а енергія, витрачена на стискання газової фази, використовується при підйомі рідини в колоні НКТ при її розгазуванні.

Тому одним із завдань, розв'язуваних при виборі насоса, є підбір такого типорозміру, який забезпечив би режим його роботи, близький до оптимального, із гранично припустимим газовмістом.

Забезпечити необхідну подачу насоса можна за рахунок установлення додаткового опору на усті свердловини, але при цьому буде витрачатися додаткова потужність і зменшиться ККД установки.

Для розрахунку оптимального режиму роботи насоса вибирають кілька варіантів типорозмірів установок так, щоб задана подача і необхідний напір насоса були в його робочій зоні. Іноді буває вигідно застосувати установку з подачею більше від необхідного. При значному газовмісті в рідини, що відкачується, і відповідно очікуваному зниженні параметрів роботи установки такі завищені варіанти можуть дати необхідний добір при меншому заглибленні насоса під динамічний рівень рідини.