Обычно забойное давление рассчитывают по Давлению на приеме насоса рпр или по определяемому с помощью эхолота уровню жидкости в затрубном пространстве.
Для непосредственного измерения р„р в НКТ несколько выше ЭЦН предварительно устанавливают специальное запорное при способление (устройство) с уплотнительным седлом, называе мое суфлером. Скважинный манометр оборудуют специальным наконечником. При посадке через НК.Т манометра в седло за глушка сдвигается и открывает отверстия, связывающие мано метр с затрубным пространством скважины.
Менее точно давление рпр можно рассчитать по давлению на выкиде насоса рвык> измеряемому скважинным манометром, спу щенным в НКТ, и паспортному напору Н0, развиваемому насо сом при закрытой выкидной (манифольдной) задвижке. Если устьевое давление Pi стабилизировалось, то р пр=Рвык—Рнас, где Рнас= #оРсрё' — давление, создаваемое насосом при нулевой по даче. Считается, что продолжительностью времени стабилизации Pi и изменением уровня можно пренебречь.
Наиболее простой и наименее точный метод определения ко эффициента продуктивности основан на измерениях давления на устье при двух режимах работы (подачах насоса Q', Q"). Ре жим работы изменяют дросселированием потока на устье (при крытием задвижки). На каждом режиме после его стабилиза ции закрывают манифольдную задвижку и измеряют давление
на устье (р'2) р"г). Тогда коэффициент продуктивности |
|
Ko = (Q'-Q")/Ap. |
(9-98) |
где Ар= {p"i—p'i) +Lg (р"см—р'см); р'см, р "см — средняя |
плот |
ность смеси в НКТ при соответствующих режимах. Если допол нительно допустить, ЧТО р'см ^р"см , ТО
K0 = (Q '- Q ’)l(pl-P2)- |
(9-99) |
Этот метод может применяться для качественного выявления |
|
причин снижения дебита — ухудшения свойств |
призабойной |
зоны, износа насоса. Если дебит снизился при понижении дина мического уровня, то образовалась забойная пробка или ухуд шились свойства призабойной зоны. При отсутствии понижения динамического уровня причиной снижения дебита служит газ, поступающий в значительном количестве в насос. При этом обычно повышается давление в затрубном пространстве или воз растает подача после остановки.
В БашНИПИнефти предложена методика исследования ра боты насоса и скважины в три этапа: сначала исследуют работу ЭЦН на многофазной смеси, поступающей из пласта, а затем по замкнутой системе «ЭЦН — подъемные трубы — затрубное пространство — ЭЦН» последовательно на воде и дегазирован-
ной нефти. Это позволяет дополнительно выявить нлияние те.Ч^ нического состояния, вязкости перекачиваемой среды и газа на работу насоса.
Кривую восстановления забойного давления можно снять при спуске манометра в суфлер. При этом необходимо быть уве ренным в герметичности обратного клапана и посадки мано метра в суфлере. Индикаторную линию и кривую восстановле ния давления обрабатывают обычными способами. Точность ис следования существенно можно повысить использованием спе циального скважинного датчика давления, а в качестве канала связи — кабеля.
Особенности эксплуатации скважин погружными винтовыми электронасосами
Принципиальная схема установок винтовых электронасосов (УЭВН), которые впервые разработаны в СССР, аналогична схеме УЭЦН. Основная отличительная особенность состоит в ис пользовании винтового насоса и тихоходного электродвигателя. Тихоходность (частота вращения 1500 мин-1) по сравнению с частотой вращения (—2820 мин-1) электродвигателя, исполь зуемого в УЭЦН, достигается соответствующими соединениями
иукладкой статорной обмотки.
Внастоящее время разработаны установки типа УЭВНТ 5А на подачу 16—200 м3/сут при напоре 1200—900 м, где Т озна чает тихоходный. Их подача меньше зависит от напора. Они оказались эффективными при работе на вязких жидкостях (до 6- 10-4 м2/с) и расходном газосодержании на приеме до 0,5. Об ласть применения их ограничена температурой до 30—70 °С. Вследствие теплового расширения это определяет различный натяг или зазор — посадку винта в обойме. Слабым звеном пока является резиновая обойма.
Рабочий орган винтового электронасоса (ЭВН) — однозаходный червячный винт 1, вращающийся в обойме 2, сечение ко торых показано на рис. 9.16. Внутренняя поверхность обоймы представляет собой двухзаходную винтовую поверхность, соот ветствующую однозаходному винту. Шаг винтовой поверхности
Твп в 2 раза больше шага винта tB, т. е. TB„ — 2tB. Винт изготов лен из стали или титанового сплава; обойма резиновая в сталь ном корпусе.
Обойма неподвижна. Поперечные сечения обоймы в любом месте одинаковы, но повернуты относительно друг друга вокруг оси обоймы (центр 0\ окружности 3). Через расстояние вдоль оси, равное Твп, эти сечения совпадают. Любое поперечное сече ние винта есть круг диаметром D. Центры Оч этих кругов лежат на винтовой линии, проекция которой на рис? 9.16 показана ок ружностью 4 с центром Оз. Ось винтовой линии (соответствую-
352
щая центру Оз) служит осью вращения всего винта. Расстояние, на которое центр поперечного сечения (круг) винта отстоит от его оси, называют эксцентриситетом е.
Во время работы насоса винт совершает сложное движение. Винт вращается вокруг своей оси, т. е. каждое поперечное сече ние винта (круг) вращается вокруг своего центра ОгОдновре менно ось винта (ось винтовой линии) совершает планетарное движение в обратном направлении (вращается по окружности 5 диаметром d=2e с центром Oj). Картина движения винта стано вится понятной, если представить себе неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением по окружности 6 диаметром D = 4е, по которому катится шестерня (окружность 4 диаметром <4=2е), причем сама шестерня вокруг своей оси катится в об ратном направлении.
При таком движении винта для сечения насоса, показанного на рис. 9.16, за один оборот сечение винта переместится из край него нижнего положения в крайнее верхнее и возвратится назад, а точка А на контуре сечения винта будет вращаться вокруг цен тра Ог и касаться поверхности обоймы. Сечение внутренней по лости обоймы можно представить двумя раздвинутыми друг от друга на расстояние £> = 4е полуокружностями диаметром D и двумя общими касательными. Тогда площадь сечения 7, заня того откачиваемой жидкостью, при любом положении сечения винта равна 4eD. Винт и обойма по своей длине образуют ряд последовательных замкнутых полостей, так как гребень спирали винта по всей длине находится в непрерывном соприкосновении
с обоймой. Эти |
полости при вращении винта |
передвигаются |
от приема насоса к его выкиду. Поскольку |
при вращении |
|
винт в осевом |
направлении не движется, то |
жидкость будет |
12 В. С. Бойко |
|
353 |
1 — предохранительный клапан; 2 — фильтровые |
сетки; |
3 — обойма |
|||
верхнего |
насоса; 4 — рабочий |
винт |
верхнего насоса; 5 — шарнирные |
||
муфты; 6 |
— обойма нижнего |
насоса; |
7 — рабочий |
винт |
нижнего на |
соса; 8 — |
вал; 9 — пусковая муфта; 10 — протектор |
|
|
||
№ !
ГХ
перемещаться вдоль оси на расстояние одного шага при повороте винта на один оборот. Тогда теоре тическая подача за один оборот <7теор=4е£>7,Вп, минутная теоретическая подача qKmi= 4eDTB„ti и суточная фактическая подача
Q= 1440•4eDTвппап = 5760eDTвппап, (9.100)
■■ |
где п — частота вращения вала, мин-1; ап — коэф- |
|
фициент подачи |
(объемный коэффициент полезного |
|
Ч гт1 |
действия) насоса |
(ап=0,7—0,9). |
-гсЙьг -- |
Коэффициент ап учитывает утечки через линию |
|
|
соприкосновения гребня спирали винта с внутрен |
|
щ г, |
ней поверхностью обоймы, наличие газа в смеси, |
|
усадку жидкости. По принципу действия винтовой |
||
'' ' |
насос аналогичен объемному, а по способу сообще- |
|
ния энергии жидкости — ротационному. |
||
Конструкция скважинного винтового насоса пре дусматривает использование двух уравновешенных винтов с правым и левым направлением спирали (рис. 9.17). Осевые усилия от винтов приложены к эксцентриковой соединительной муфте, располо женной между ними, и взаимно компенсируются. Привод винтов осуществляется от расположенного в нижней части электродвигателя через протектор, эксцентриковую пусковую муфту и вал. Эксцентри
ковые муфты обеспечивают необходимое вращение винтов. Пус ковая муфта осуществляет пуск насоса при максимальном кру тящем моменте двигателя, отключает насос при аварийном выходе его из строя, предотвращает движение винта в проти воположную сторону при обесточивании двигателя или непра вильном подключении кабеля.
Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые приемные сетки, расположенные в верху верхнего и в низу ниж него винтов. Жидкость выходит через пространство между вин тами, а дальше — по кольцу между корпусом обоймы верхнего винта и кожухом насоса к многофункциональному предохрани тельному клапану поршеньково-золотникового типа. Обойдя по сверлению предохранительный клапан, жидкость проходит в шламовую трубку и попадает в НКТ.
Предохранительный клапан пропускает жидкость в НКТ при спуске насоса в скважину и из НКТ при подъеме, а также пере пускает жидкость из НКТ в затрубное пространство при оста-
новках насоса, недостаточном притоке |
из пласта, содержании |
|||
в жидкости большого количества газа, |
повышении |
устьевого |
||
давления |
выше |
регламентированного |
значения |
(объемный |
насос не |
может |
работать при закрытом выкиде). |
Шламовая |
|
труба представляет собой заглушенный сверху патрубок с боковыми отверстиями. Они предохраняют насос от попада ния в него механических твердых частиц с поверхности и из откачиваемой жидкости при остановках. Шлам соби рается между внутренней поверхностью НКТ и наружной поверхностью шламовой трубы. Подбор насосов аналогичен под бору ЭЦН.
§ 9.9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ГИДРОПОРШНЕВЫМИ НАСОСАМИ
Отличительная особенность этого способа эксплуатации — пере дача энергии к погружному поршневому насосу потоком жид кости.
Гидропоршневая насосная установка (ГПНУ) включает скважинный насос и гидродвигатель с золотниковым распре делителем, объединенные в один агрегат — гидропоршневой по гружной насосный агрегат (ГПНА), а также НКТ, блок под готовки рабочей жидкости и силовой насосный блок. ГПНА по принципу действия скважинного гидропоршневого насоса (ГПН) можно разделить на три группы соответственно с насо сами одинарного, двойного и дифференциального действия (рис. 9.18). Рабочая жидкость непрерывно нагнетается с по верхности силовым насосом насосного блока по каналу 3 в гидродвигатель 4. Золотник, совмещенный с гидродвигателем, переводит подачу рабочей жидкости под высоким давлением по очередно в полости над и под поршнем 5 гидродвигателя и со ответственно выход отработанной жидкости в канал 2 из поло стей под и над поршнем, в результате чего поршень гидродви гателя совершает возвратно-поступательное движение вверх и вниз. Конструктивно золотник выполнен в виде фасонной втулки, которая перемещается в своем цилиндре с подводящими и отво дящими каналами и управляется штоком 6 поршня гидродвига теля. С поршнем 5 гидродвигателя шток 6 жестко связывает поршень 9 скважинного насоса 10, который также совершает возвратно-поступательное движение.
В насосе одинарного действия (см. рис. 9.18, а) при ходе поршня 9 вверх нагнетательный клапан 13 закрыт, так как на него действует значительно большее давление со стороны ли нии 1 выхода скважинной жидкости. При ходе поршня 9 вниз закрывается всасывающий клапан 12 и открывается нагнета тельный клапан 13у жидкость из цилиндра насоса 10 вытесня ется в линию 1 выхода скважинной жидкости. Полость над
12* |
355 |