Рабочая характеристика погружных центробежных электронасосов

Погружные центробежные электронасосы (ЭЦН) различаются по производительности и напору, а также по максимальному диа­метру насосного агрегата.

В настоящее время наибольшее применение получили ЭЦН для работы в скважинах, обсаженных трубами диаметром 146 и 168 мм (5 и 6"), имеющих внутренние диаметры соответственно не менее 122 и 144 мм. Для обсадных труб этих диаметров максималь­ные габариты насосного агрегата с учетом кабеля равны 114 и 136 мм (диаметры корпуса насоса соответственно равны 92 и 114 мм), г" '"Для эксплуатационных колонн с внутренним диаметром не менее ¹ 122 мм выпускают насосы с подачей 40, 80, 130, 200 м³/сут, с напорами от 1400 до 600 м столба жидкости (140-104-60-10^s Па).

Для скважин с внутренним диаметром колонны не менее 144 мм насосы имеют производительность 100, 160, 250, 350, 500 и 700 м³/сут при напоре от 1500 до 300 м столба жидкости (150*10⁵ -:-30*10⁵ Па).

Нормальным рядом погружных центробежных электронасосов предусмотрено производство более чем 100 типоразмеров насосов, различных по подаче, напору и габаритным размерам.

На рис. 131 показана область применения ЭЦН для эксплуатации скважин с обсадными колоннами диаметром 146 и 168 мм; по подачам и напорам эти насосы соответствуют мощностям погружных электро­двигателей.

¹ Шифр ЭЦН-6-160-750 означает: электрический центробежный насос; последующие цифры — условный размер обсадной колонны в дюймах, подачу в м'/сут и номинальный, напор насоса в метрах.

Рабочие характеристики погружных электронасосов имеют кон­фигурацию, подобную изображенной на рис. 132 для насоса §ЦН-6-160-750 ι.

Как видно из рис. 132, рабочая область для насоса позволяет осуществлять работу при различных соотношениях напора и произ­водительности. Например, при увеличении напора производитель­ность насоса снижается, а при снижении — увеличивается; к. п. д. насоса в обоих случаях несколько снижается. Для каждого насоса имеется рабочая область, при которой достигается максимальный к. п. д.

При выборе насоса заданная производительность и необходимый напор должны соответствовать его паспортным производительности и напору.

Если характеристика насоса не соответствует характеристике скважины, необходимо либо увеличивать противодавление на выкиде насоса, либо уменьшать развиваемый им напор. Чтобы уве­личить противодавление на выкиде насоса, прикрывают задвижку на устье скважины или устанавливают штуцер в выкидном трубо­проводе.

Для уменьшения мощности, потребляемой насосом, выгоднее снижать развиваемый насосом напор за счет уменьшения числа сту­пеней. Вместо снятых ступеней внутри корпуса насоса устанавли­вают вставки. Число ступеней, которое необходимо снять с насоса, определяется по формуле Z_сн=Z_п (1-H_пол/H_н) (179)

где Z_CH — число снимаемых ступеней; Z_п — полное число ступеней на­соса; H_пол — полезный напор, необходимый для подъема заданного количества жидкости из скважины; Н_н — напор, соответству­ющий данной подаче по характеристике насоса.

Полезный напор насоса должен соответствовать условию

Н_пол=h_o+h_тр+h’_тр (180)

где ho — расстояние от устья скважины до динамического уровня, м; h_тр — потери на трение при движении жидкости в трубах, м; h_тр -напор, необходимый для транспортирования жидкости от устья скважины до сборной установки (с учетом разности геодезических отметок и давления в трапе), м.

Очевидно, ho = h_ст +Δh, где h_ст — расстояние от устья до статического уровня, Δh — депрессия.

При выборе способа эксплуатации для конкретной скважины необходимо учитывать, что применение погружных электронасосов не рекомендуется в скважинах:

а) в продукции которых содержится значительное количество песка (более 1% по весу), вызывающего быстрый износ рабочих де­талей насоса;

б) с большим количеством свободного газа, снижающего произ­водительность насоса. Содержание свободного газа у приема насоса не должно превышать 2% от объема перекачиваемой жидкости. Повышение содержания свободного газа приводит к снижению на­пора, подачи и к. п. д., а работа насоса становится крайне неустой­чивой.

ИССЛЕДОВАНИЕ СКВАЖИН, ОБОРУДОВАННЫХ ЭЦН

Для установления и поддержания оптимальных режимов работы скважин, оборудованных электронасосами, необходимо исследовать их на приток, чтобы получить индикаторные кривые. В основу та­ких исследований положены следующие соображения.

Центробежный насос при данном его состоянии и при неизменном качестве подаваемой жидкости развивает на режиме нулевой подачи один и тот же напор. Поэтому насос после спуска его в скважину и заполнения насосных труб до устья при закрытии задвижки на выкиде разовьет напор

H=h₁+p₁/ρg (181)

где h₁ — расстояние от устья до статического уровня, м; р₁ — давле­ние на выкиде перед закрытой задвижкой, Па; ρ — плотность жид­кости, кг/м⁸; g — ускорение свободного падения, м/с².

После этого задвижку полностью открывают и дают насосу нор­мально работать, непрерывно замеряя дебит скважины до тех пор, пока три последовательных замера не дадут один и тот же результат. Это укажет на установившийся режим работы при каком-то динами­ческом уровне. Затем задвижку быстро закрывают и вновь замеряют манометром давление р₂ и последнее перед этим значение дебита Q.

Напор, создаваемый насосом в новых условиях, будет равен

H=h₂+p₂/ρg (182) где h₂ — неизвестное расстояние от устья до динамического уровня, м.

Так как напор остается неизменным, то

h₂-h₁=(p₁-p₂)/ρg (183)

Отсюда, зная h₁ р_1; р₂ и ρ, можно определить h₂, а значит, и коэффициент продуктивности К в м³ на 1 м понижения уровня (удельный дебит):

K=Q/h₂-h₁

В результате исследования скважин при трех-четырех режимах строят индикаторную кривую и определяют коэффициент продук­тивности скважины.