- •Федеральное агентство по образованию
- •5.5. Классификация скважинных штанговых насосных установок
- •5.6. Оборудование скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
- •5.7. Механические приводы скважинных штанговых насосных установок. Классификация, области применения.
- •5.7.1. Общая классификация приводов штангового скважинного насоса
- •5.7.2. Общая классификация индивидуальных
- •5.8. Гидравлические и пневматические приводы скважинных штанговых насосных установок
- •5.9. Кинематика приводов скважинных штанговых насосных установок
- •5.10. Расчет давления на приеме и глубины спуска скважинного штангового насоса
- •Тема 6. Оборудование скважин бесштанговыми насосами
- •6.1. Эксплуатация скважин установками
- •Электрических погружных центробежных насосов (уэцн)
- •6.6.1. Принципиальная схема уэцн и её элементы
- •6.1.2. Характеристики погружных центробежных насосов
- •6.2. Основные требования к установкам. Основные типоразмеры
- •6.2.1. Конструкции ступеней насосов
- •6.3. Газосепараторы центробежных насосов для добычи нефти
- •Условия эксплуатации
- •6.4. Погружные электродвигатели и их гидрозащита
- •6.5. Особенности работы погружных центробежных электронасосов в нефтяных скважинах
- •6.5.1. Определение создаваемого давления (напора)
- •6.5.2. Методика определения давления на приеме
- •7. Установки винтовых и дифрагменных насосов
- •7.1. Погружные винтовые насосы
- •7.1.1 Основные положения
- •7.1.2. Двухвинтовой погружной насос
- •7.2. Установки с диафрагменными насосами
- •7.3. Установки электроприводных винтовых насосов для добычи нефти
- •7.3.1. Принцип действия винтовых насосов
- •7.3.2. Рабочие органы и конструкции винтовых насосов
- •Основные физико-механические показатели эластомера
- •7.3.3. Влияние зазора и натяга в рабочих органах
- •7.4. Установки электроприводных диафрагменных насосов для добычи нефти
- •7.5. Установки штанговых винтовых насосов для добычи нефти
- •7.5.1. Состав установки и её особенности
- •7.5.2. Классификация вшну
- •7.5.3. Скважинный штанговый винтовой насос
- •8. Установки гидроприводных скважинных насосов
- •8.1. Скважинные гидропоршневые насосные установки
- •8.1.1. Состав оборудования скважинных гидропоршневых насосных установок
- •8.2. Структура расчетов по подбору гидропоршневых насосов
- •8.2.1. Определение расхода рабочей жидкости
- •8.2.2. Определение силового давления
- •8.2.3. Определение мощности и коэффициента
- •8.3. Скважинные струйные насосные установки
- •8.3.1. Конструкции скважинных струйных насосов
- •8.4. Гидроимпульсные насосные установки
- •8.4.2. Теоретические основы работы гидротаранов и гидроимпульсных насосов
- •8.5. Вибрационные насосные установки
- •9. Классификация оборудования для подземного ремонта скважин. Лебедки, подъемники и агрегаты для подземного ремонта и освоения скважин.
- •9.1. Виды и классификация подземных работ в скважинах
- •Разновидности текущего ремонта скважин
- •Разновидности текущего ремонта скважин
- •9.1.1. Ремонт скважин
- •9.1.2. Основные положения
- •9.1.3. Виды ремонтов
- •9.2. Агрегаты, оборудование и инструмент
- •Глава 10 оборудование для сбора, подготовки и транспортировки продукции скважин
- •10.1. Общая схема системы сбора продукции скважин
- •7.2. Система сбора и подготовки газа и конденсата
- •7.3. Оборудование для замера дебита скважин
8.2.3. Определение мощности и коэффициента
полезного действия гидропоршневой установки
Полезная мощность погружного агрегата (кВт)
(8.6)
где Q — подача насоса в м3/с, Нм = Н - h + hгс — манометрический напор в м ст. жидк. (Н - глубина спуска насоса, h - глубина погружения насоса под динамический уровень, hгс - гидравлические сопротивления в трубопроводе от погружного агрегата до приемного резервуара на поверхности). Полная мощность (кВт) всей установки
(8.7)
где Qра6 - расход рабочей жидкости в m3/с, Рср — среднее давление рабочей жидкости на выходе из силового насоса; ηа.с. КПД силового агрегата (электродвигателя привода, механической передачи, силового насоса).
Общий КПД установки
(8.8)
8.3. Скважинные струйные насосные установки
В последние десятилетия ведутся активные поиски новых способов добычи нефти, особенно в области эксплуатации наклонных скважин. При использовании бесштанговых гидроприводных струйных насосных установок вместо УСШН в скважинах со значительной кривизной ствола энергетические затраты существенно снижаются, а межремонтный период (МРП) скважинного оборудования увеличивается. Компактность, высокие монтажеспособность, эффективность и степень унификации узлов позволяют применять гидроприводные насосные установки при эксплуатации кустовых скважин в труднодоступных районах Сибири и на морских месторождениях.
Изменение условий эксплуатации многих нефтяных месторождений, связанное с увеличением числа объектов разработки в труднодоступных северных районах и на континентальном шельфе, вызвало возрождение интереса к струйным насосным установкам.
8.3.1. Конструкции скважинных струйных насосов
Струйные насосы являются разновидностью гидроприводных насосов, и они обладают всеми достоинствами этого вида оборудования,
Благодаря своим конструктивным особенностям струйные аппараты отличаются высокой надежностью и эффективностью, особенно в осложненных условиях эксплуатации, например при добыче пластовой жидкости со значительным содержанием механических примесей и коррозионно-активных веществ из наклонно направленных скважин.
К преимуществам струйных насосов относят их малые габариты, большую пропускную способность и возможность стабильно отбирать пластовую жидкость с высоким содержанием свободного газа. Кроме того, простая конструкция установок, отсутствуют движущиеся детали, возможно исполнение струйного насоса в виде свободного, сбрасываемого агрегата.
В струйном насосе или инжекторе (рис. 8.3) поток откачиваемой жидкости перемещается от забоя скважины до устья скважины за счет получения энергии от потока рабочей жидкости, подаваемого поверхностным силовым насосом с устья скважины.
Нагнетание скважинной жидкости осуществляется благодаря явлению эжекции в рабочей камере, т.е. смешению скважинной жидкости с рабочим потоком жидкости, обладающим большой энергией, см. рис. 8.3.
Режим работы струйного насоса характеризуется следующими параметрами: рабочий напор Нр, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение В—В) и на выходе из него (сечение С—С), полезный напор Нр, создаваемый насосом и равный разности напоров подаваемой жидкости за насосом (сечение С—С) и перед ним (сечение А—А); расход рабочей жидкости Q1; полезная подача Qo. КПД струйного насоса равен отношению полезной мощности к затраченной и может достигать величины КПД = 0,2...0,35.
Такое значение КПД струйных насосов обусловлено большими потерями энергии, сопровождающими рабочий процесс: в камере смешения (на вихреобразование и гидравлическое трение жидкости о стенки камеры); в элементах насоса, подводящих и отводящих жидкость (в рабочем и кольцевом сопле и диффузоре).
Струйный насос работает следующим образом. При истечении рабочей жидкости со скоростью V1 из сопла в затопленное пространство сразу за передним срезом сопла на поверхности струи возникает область смешения. Быстрые частицы проникают в окружающий медленный поток невозмущенной жидкости, подсасываемый через кольцевой проход в камеру со скоростью Vo и передают ей энергию. Этот процесс, основанный на интенсивном вихреобразовании, происходит в непрерывно утолщающемся по длине струйном пограничном слое. Вместе с тем внутренняя область рабочей струи, а именно ее ядро и внешняя область невозмущенной подсасываемой жидкости — постоянно уменьшаются и на расстоянии L от рабочего сопла потоки рабочей и откачиваемой жидкости уже полностью перемешаны. На дальнейшем участке камеры смешения происходит только выравнивание профиля скоростей потока жидкости. Чаще всего в струйных насосах применяют цилиндрические камеры смешения, технологические простые в изготовлении и обеспечивающие относительно высокий КПД.
Для преобразования достаточно высокой скорости потока в камере смешения в давление поток направляется в диффузор.
Схема изменения давления и скорости потока жидкости в струйном насосе представлена на рис. 8.4. Эффективность передачи энергии потоком рабочей жидкости зависит от конструкции основных элементов насоса, определяемой соотношением площадей поперечных сечений рабочего и кольцевого сопла и камеры смешения. Если площадь поперечного сечения рабочего сопла составляет 50...60 % площади камеры смешения, то насос можно назвать высоконапорным. В этом случае площадь поперечного сечения кольцевого сопла сравнительно мала, что уменьшает расход откачиваемой жидкости по сравнению с расходом рабочей жидкости. При этом гидравлическая энергия передается сравнительно малому объему откачиваемой жидкости и развивается высокий напор. Если же площадь рабочего сопла не превышает 20 % площади камеры смешения, то соответственно увеличивается объем откачиваемой жидкости и, следовательно, уменьшается развиваемый напор. Такие насосы относятся к низконапорным.
Чтобы удовлетворить различным требованиям условий работы насоса в скважинах (по подачам и напорам), необходимо подобрать сочетания площадей проходных сечений.
Основные фирмы-изготовители выпускают комплекты струйных насосов с набором рабочих сопел (насадок) различных размеров и несколькими (от 1 до 6) комплектами камер смешения (горловин) для каждой насадки.
Площади поперечных сечений рабочих сопел струйных насосов фирм; Kobe, National и Cuiberson изменяются в диапазоне 1,03..250,00 мм2, площадь камеры смешения этих насосов — 2,84...1390 мм2.
Выбор соотношения размеров рабочего сопла и камеры смешения зависит от условий эксплуатации. Зарубежные фирмы наиболее часто используют струйные насосы с соотношением площадей сопла и горловины 0,235...0,400.