Исследование работы электроцентробежного насоса в «Правой» зоне

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 622. 276
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА В «ПРАВОЙ» ЗОНЕ
Фаттахов И. Г., Кадыров Р. Р., Зиятдинов А. М., Давыдов А. Ю., Червяков В. О.
Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Октябрьском, i-fattakhov@rambler. ru_
Статья посвящена важной проблеме работы насоса в «правой» зоне, вследствие которой износ насоса значительно увеличивается. Для избегания этого неблагоприятного фактора скважины обычно «поджимают», снижая площадь поперечного сечения проходного отверстия труб. В работе приводится теоретическое обоснование причины возникновения неблагоприятного фактора работы насоса — работе его в «правой» зоне и возможности обращения его неблагоприятного влияния во благо. В качестве реального примера рассматриваются промысловые данные с реальных скважин при нормальной работе насоса и работе насоса в «правой» зоне, проводится сравнительный анализ данных и на его основе делаются умозаключения и вывод о том, каким способом можно справиться с неблагоприятными последствиями работы насоса в «правой» зоне.
Ключевые слова: «правая» зона, давление на приеме, давление на линии, столб жидкости, затрубное пространство скважины, динамический уровень жидкости, дебит скважины, всплывание лопаточек, износ насоса.
TESTING ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP OPERATION IN THE & quot-RIGHT"- ZONE Fattakhov I.G., Kadyrov R.R., Ziyatdinov A.M., Davydov A.Y., Chervyakov V.O.
FSBEI of HPE & quot-Ufa State Petroleum Technological University& quot- branch in Oktyabrsky city, Oktyabrsky, Russia, i-
fattakhov@rambler. ru_
The paper deals with an essential problem of a pump & quot-right"- zone operation, because of that pump wear significantly increases. To avoid the unfavourable factor, the wells are usually subjected to & quot-pressing"- decreasing the cross-sectional area of a pipe inside diameter. The work presents the theoretically grounded reasons of arising unfavourable factor of a pump operation — its & quot-right"- zone operation and possibility of turning its unfavourable effect into good. Field data from development wells at normal pump service and the pump operation in the & quot-right"- zone have been considered by the authors and may serve a real example. There has been made comparative analysis of data followed by conclusions. The paper demonstrates a method of eliminating
unfavorable consequences of a pump & quot-right"- zone operation. _
Keywords: & quot-right"- zone, intake pressure, line pressure, column of liquid, annulus (annular space), liquid dynamic level, well production rate, floating of blades, pump wear.
На начальной стадии разработки месторождений встречается такое явление — работа насоса в «правой» зоне. Это явление характеризуется чрезмерно высоким дебитом жидкости скважины, а также повышением износа насоса при нормальной частоте тока электродвигателя. Скорость износа насоса увеличивается вследствие «всплытия» лопаточек в ступенях насоса и их истирания о верхнюю часть ступени. Поэтому работа насоса в «правой» зоне считается весьма неблагоприятным фактором, и ее всячески стараются избегать при добыче (например, с помощью уменьшения поперечного сечения проходного отверстия).
Однако если разобраться в причине возникновения этого явления, то можно избежать его неблагоприятные последствия или даже обратить его на пользу.
В результате расчетов и сравнения КПД и дебитов насосов, работавших в «правой» зоне, и их номинальных дебитов при данной частоте тока, выходит, что КПД при работе в
«правой» зоне может равняться или даже быть больше 1, чего, естественно, быть не может. Из этого следует, что повышение дебита при работе насоса в «правой» зоне — результат работы не насоса, а дополнительных сил, помогающих выталкивать жидкость на поверхность. Для того чтобы выяснить, как это происходит, рассмотрим данные со скважин (при работе их насоса в «правой» зоне и при нормальных условиях):
Насос ВНН59−2303 ВНН80−2430 ЭЦН80−2350 ЭЦН80−2400
Условия в & quot-правой"- в & quot-правой"- в & quot-правой"- в & quot-правой"-
работы н.у. зоне н.у. зоне н.у. зоне н.у. зоне
Ож 55 63 78 108 82 78 73 64
Р 1 лин 20 20 20 20 20 20 20 20
Р 1 пр 44 183 43 209 59 216 103 219
Б 50 40 50 40 51 40 52 35
Нд 2308 1215 2325 1001 2136 953 2184 898
Нсп 2675 2675 2730 2730 — - 2700 2700
— где Ож — дебит жидкости, Б — частота тока, Нд — динамический уровень жидкости, Нсп —
глубина спуска насоса, Рпр — давление на приеме насоса, Рлин — давление на линии
F, Гц ¦ Цж, т/сут
Рис. 1. Дебиты жидкостей и частота тока работы насоса при его работе в н.у. и в пр. зоне Из данных таблицы и по диаграммам видно, что во всех случаях работы насоса в «правой» зоне динамический уровень жидкости Нд очень высок и, соответственно, давление на приеме насоса Рпр очень высоко, то есть именно столб жидкости в затрубном пространстве, создавая давление на приеме насоса, вызывает действие сил, резко увеличивающих отбор жидкости.
При движении пластовой жидкости через насос будет выполняться закон сохранения массы:
Рж 1 * Сж1 + Рг1 * = Рж2 * Сж2 + Рг2 * & amp-2
Здесь Qж и Qг — дебиты жидкости и свободного газа в пластовой жидкости, рж и рг-соответствующие им плотности жидкости и газа. [ 1 ]
Количество пластовой жидкости поступающей в насос и выходящей из него не меняется, но насос не может при установленной частоте тока Б прокачивать такое количество жидкости. Соответственно «излишки» прокачиваемой жидкости — не результат работы насоса, а, как уже говорилось, результат действия давления слишком высокого столба жидкости в затрубном пространстве скважины.
Так как скорость движения жидкости в результате работы насоса является постоянной, то скорость всего потока проходящего через насос флюида является повышенной в результате воздействия избыточного давления столба жидкости в затрубном пространстве скважины.
В данном случае уравнение сохранения количества движения жидкости можно свести к уравнению Бернулли:
д2 д2
ивЫХ
р*(Р _ Р _
И V пр, А лин)
2 2
— где р — плотность пластовой жидкости, Рпр — давление на приеме насоса, Рлин — давление в трубопроводе, двх — скорость жидкости при входе в насос, двьх — скорость жидкости на выходе из насоса [2].
Рис. 2. Примеры зависимости давления на приеме насоса от уровня жидкости в затрубном
пространстве
Скорость и дебит между собой связаны соотношением:
п*д * б2
— где т9 — скорость движения жидкости, О — дебит пластовой жидкости, б — диаметр проходного отверстия [2].
Согласно закону Дарси, рассматривающему движение жидкости в пласте, главной движущей силой жидкости является перепад давления:
к *(Р2- Р1) * F О = -----
41 д*Ь
— где к — проницаемость пласта, F — площадь поперечного сечения проходного отверстия, д -вязкость пластовой жидкости, Ь — длина участка пласта, через который фильтруется жидкость, Р2 и Р1 — давления на участках пласта, между которыми фильтруется жидкость.
При работе насоса в «правой» зоне перепад давления АР, из-за высокого уровня жидкости в затрубном пространстве, настолько велик, что скорость, с которой жидкость попадает в насос выше скорости, которую насос может создать для жидкости. При этом происходит процесс, как в эжекторном струйном насосе: жидкость, поступающая в насос, перемешивается с жидкостью, находившейся до этого в полости насоса (как в камере смешения струйного насоса), увлекает ее с собой. При этом также задействуется жидкость, находящаяся в «мертвой» зоне насоса, что, в свою очередь, дополнительно повышает дебит (особенно, если для сравнения учитывать, что насос, работая в нормальных условиях, находился под высоким давлением.). При этом создается чрезмерное давление на лопатки насоса, вследствие чего они «всплывают» (поднимаются вверх ступени насоса) и начинают истираться, что, в свою очередь, вызывает скорый износ всего насоса.
Для того чтобы избежать неблагоприятного влияния работы насоса в «правой» зоне («всплывания» лопаток и их скорого износа), необходимо изменить конструкцию ступеней насоса так, чтобы в верхней части ступени, над лопатками находился упорный подшипник. Он будет удерживать лопатки от «всплывания» и тем самым позволит работе насоса в «правой» зоне стать благоприятным фактором работы, позволяющим тратить меньше энергии и добывать большее количество жидкости за меньший промежуток времени.
Учитывая актуальность данной проблемы, рекомендуется внести необходимые коррективы в конструкции насосов, чтобы работа насоса в «правой» зоне перестала быть неблагоприятным фактором, и появилась возможность использования данного фактора разработки в благоприятных целях.
Список литературы
1 Фаттахов И. Г. Интеграция дифференциальных задач интенсификации добычи нефти с прикладным программированием // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. -2012. — № 5. — С. 115−119.
2 Бахтизин Р. Н., Фаттахов И. Г., Гимаев Р. Г. Исследование состояния производительности нестационарного заводнения // Нефтегазовое дело. — 2013. — № 11−4. — С. 68−72.
3 Мухаметзянов Н. Н., Фаттахов И. Г., Шамсутдинов Т. Н. К вопросу о возможности измерения малых токов при исследовании высокоомных осадочных разрезов // Научное обозрение. — 2014. — № 1. — С. 65−68.
4 Фаттахов И. Г. Классификация объектов разработки с использованием метода главных компонент // Нефтепромысловое дело. — 2009. — № 4. — С. 6−9.
5 Топольников А. С., Уразаков К. Р., Вахитова Р. И., Сарачева Д. А. Методика расчета параметров струйного насоса при совместной эксплуатации с ЭЦН. «Нефтегазовое дело». -2011. — С. 138−140.
6 Миннивалеев А. Н., Фаттахов И. Г Насосная добыча нефти на Туймазинском месторождении // сборник: Теоретические и прикладные вопросы науки и образования сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 16 частях. — 2015. — С. 103−104.
7 Сазонов Ю. А., Сазонова Р. В. Расчеты струйных насосов. Учебное пособие. — М.: ГАНГ, 1997. — 52 с.
8 Кулешова Л. С., Кадыров Р. Р., Фаттахов И. Г., Воронин А. И. Способ закачивания воды в нагнетательные скважины электроцентробежными насосами // Естественные и технические науки. — 2012. — № 1. — С. 176−178.
9 Кудряшов С. И. Шаблоны применения технологий эффективный способ систематизации знаний / Кудряшов С. И., Хасанов М. М., Краснов В. А., Хабибуллин Р. А., Семёнов А. А. // Нефтяное хозяйство. — 2007. — № 11. — С. 7−9.
Рецензенты:
Ягубов Э. З., д.т.н., профессор, проректор по учебной работе, ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет», г. Ухта-
Кнеллер Л. Е., д.т.н., профессор, профессор, зам. генерального директора по научной работе открытого акционерного общества научно-производственного предприятия «ВНИИГИС», г. Октябрьский.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой