Особенности эксплуатации ЭЦН в скважинах со сложными геолого-физическими условиями, страница 15

Выбор диаметра НКТ для установок ЭЦН рекомендуется осуществлять в зависимости от дебита скважины (таблица !)

          Таблица 18 – Определение диаметра НКТ в зависимости от дебита

Дебит по жидкости, м3/сут	менее 150	150 – 300	более 300
Внутренний диаметр НКТ, мм	50,3	62,0	76,0

2.4.3 Подбор и корректировка рабочих характеристик центробежных электронасосов

По кривым типовых характеристик погружных насосов и величинам дебита по жидкости, требуемого напора выбирают несколько насосов, которые обеспечивают необходимый отбор жидкости в области рабочих режимов при условии

0,6 ≤ Q_ж/Q_в.опт ≤ 1,2,                                               (15)

где Q_в.опт - подача насоса по воде в оптимальном режиме.

Точки пересечения характеристик насоса с характеристикой скважины дадут значения подач выбранных насосов по воде.

На практике свойства откачиваемой продукции отличаются от свойств воды; вода с нефтью образует эмульсии; если давление у приема насоса меньше давления насыщения, то в насос попадает свободный газ. Поэтому для повышения точности расчетов необходимо сделать корректировку характеристик насоса на вязкость откачиваемой среды и наличие свободного газа.

Зависимость напора, подачи и КПД насоса от вязкости откачиваемой жидкости учитывается с помощью коэффициентов. С увеличением вязкости в ступени насоса возрастают сопротивления потоку в проточных каналах колеса и направляющего аппарата и потери энергии на вращение дисков колеса в жидкости, трение в пяте рабочего колеса. Все это снижает подачу и напор насоса, КПД насоса и повышает мощность, необходимую для их привода.

При газосодержании на приеме насоса 5–7% и менее влиянием газа на работу насоса можно пренебречь, а пересчет характеристик насоса с воды на эмульсию рекомендуется выполнять по номограммам Ляпкова-Максимова для жидкостей, вязкость которых в пластовых условиях не превышает 0,03–0,05 см²/с.

В качестве вязкостной характеристики продукции нефтяных скважин используется кинематическая кажущаяся вязкость (м²/с)

n_э = m_э/r_вн,                                                    (16)

где m_э – кажущаяся динамическая вязкость эмульсии при соответствующих значениях температуры и скорости сдвига потока, Па_*с;

      r_вн – средняя плотность скважинной продукции в каналах рабочих органов насоса, кг/м³;

r_вн = r_нb_н + r_вb_в,                                               (17)

где b_н и b_в – соответственно объемно-расходные доли нефти и воды в составе продукции скважины.

Зависимость напора, КПД и подачи насоса от вязкости жидкости можно оценить с помощью коэффициентов

K_H,Q = H/H_в = Q/Q_в,                                         (18)

K_h = h/h_в,                                                (19)

где H_в, Q_в, h_в – напор, подача и КПД насоса при работе на воде в заданном режиме;

       H, Q, h – те же параметры, но при работе насоса на вязкой жидкости.

Коэффициенты K_H,Q и K_h зависят от числа Рейнольдса потока в каналах центробежного электронасоса

,                       (20)

 где n_s – коэффициент быстроходности ступени насоса;

        n₁ – частота вращения вала насоса, 1/с;

,                                   (21)

 где Q_в.опт – подача насоса на воде в оптимальном режиме, м³/с;

        Н_в.опт – напор насоса на воде в оптимальном режиме, м;

        Z_н – число ступеней насоса.

По величине Re_н по специальным графикам П.Д. Ляпкова находят значения коэффициентов К_h и К_H,Q и пересчитывают характеристики насоса с воды на эмульсии. Кроме графического способа определения данных коэффициентов, можно воспользоваться и аппроксимирующими формулами:

1. Для ламинарного режима

                       (22)

2. Для турбулентного режима

       (23)

где Q_в – подача насоса на воде при соответствующем режиме, м³/с.

Порядок пересчета характеристик центробежного с воды на свойства эмульсии может быть следующий.

1. Вначале определяются доля воды в продукции скважины при стандартных условиях, тип эмульсии, а с учетом давления в насосе, температуры и газонасыщенности рассчитывается вязкость эмульсии.

2. Определяется средняя температура газожидкостной смеси в насосе.

3. Задаваясь рядом значений Q/Q_в.опт, а затем, определив по действительной водной характеристике Q_в.опт, находят в соответствии с ранее выбранными значениями (Q/Q_в.опт)