Способ эксплуатации насоса Российский патент 2017 года по МПК F04D15/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам заводнения, и может быть использовано при эксплуатации электроцентробежных насосов системы поддержания пластового давления.

Известен способ эксплуатации насоса в процессе закачки жидкости в пласт, заключающийся в том, что определяют предельные значения коэффициента полезного действия (КПД), проводят полную диагностику насоса при первом пуске в эксплуатацию или при пуске после капитального ремонта, строят напорную и энергетическую характеристику на основе контроля производительности, напора и потребляемой мощности, производят вычисление КПД насоса при заданных режимах работы насоса, определение темпа падения КПД путем сравнения текущего значения КПД со значениями начальной аналитической зависимости для текущей производительности, определение междиагностического периода при текущем режиме работы, корректировку предельных значений КПД при текущих рабочих параметрах, и вывод насоса из эксплуатации при достижении предельных значений КПД (RU №2352822, опубл. 20.04.2009).

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность эксплуатации насоса, обусловленная тем, что КПД насоса в текущем режиме эксплуатации не однозначно характеризует техническое состояние насоса. Значение КПД насоса определяется как его техническим состоянием, так и режимом эксплуатации (заданной производительностью). Чтобы значение КПД более полно отражало техническое состояние насоса, его значение необходимо приводить к одному и тому же значению производительности.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности эксплуатации насоса за счет более точной оценки технического состояния насоса, осуществляемой путем приведения текущих значений КПД к номинальной производительности, и увеличения ресурса работы насоса до очередного ремонта.

Решение указанной задачи достигается тем, что согласно известному способу эксплуатации насоса, включающему определение предельных значений КПД, проведение полной диагностики насоса при первом пуске в эксплуатацию или при пуске после капитального ремонта, построение напорной и энергетической характеристик на основе контроля производительности, напора и потребляемой мощности, вычисление КПД насоса при заданных режимах работы насоса, определение темпа падения КПД путем сравнения текущего значения КПД со значениями начальной аналитической зависимости для текущей производительности, определение междиагностического периода при текущем режиме работы, дополнительно осуществляют приведение текущих значений КПД к номинальной производительности, о техническом состоянии судят по приведенным значениям КПД, проводят мероприятия по оптимизации режима работы насоса при достижении предельных значений КПД при текущих рабочих параметрах, а вывод насоса из эксплуатации в ремонт осуществляют при достижении предельных значений КПД в режиме с номинальной производительностью.

Приведением текущих значений КПД к номинальной производительности достигается более точная оценка технического состояния насоса. Часто насос не вырабатывает свой потенциальный ресурс из-за того, что он работает в зоне с низким КПД. При использовании имеющихся возможностей по оптимизации режима закачки можно продлить период работы насоса до очередного вида технического воздействия при обеспечении, поскольку в то время, когда значение КПД насоса в текущем режиме насоса уже достигает предельного значения, в оптимальном (номинальном) режиме оно может быть еще выше предельного.

Способ эксплуатации насоса осуществляется следующим образом.

Определяется значение предельного КПД насоса технико-экономическим расчетом. Значение предельного КПД насоса задается в процентах от начального КПД.

При первом пуске в эксплуатацию или при пуске после капитального ремонта проводят полную диагностику насоса, строят напорную и энергетические характеристики, аппроксимируют полученные характеристики в аналитические зависимости при помощи полинома третьей степени:

где y_i - значение одной из функций: напора (H), мощности (N), КПД насоса (η);

Q_i - производительность;

, , - коэффициенты аппроксимации.

Запускают насос в эксплуатацию.

Осуществляют измерение текущих значений потребляемой мощности (N_T), производительности (Q_T), плотности перекачиваемой жидкости (ρ_г), давления на входе (Р_т.вх) и выходе (Р_т.вых). Вычисляют текущие значения напора (Н_т), полезной мощности (N_т.п) и текущего значения КПД насоса (η_т). Фиксируют общее время работы насоса (t_p).

Текущий напор (H_Т), развиваемый насосом, вычисляют по измеряемым давлениям на входе и выходе насоса:

где g - ускорение свободного падения.

Текущую полезную мощность насоса (N_т.п) вычисляют по формуле:

Текущее значение КПД (η_т) насоса определяют по формуле:

где N_т - текущая мощность, потребляемая электродвигателем;

η_∂в - КПД электродвигателя.

Через заданные промежутки времени вычисляется разность между значениями текущего КПД насоса и значениями КПД начальной аналитической зависимости КПД насоса для текущего значения производительности и определяют темп падения КПД ():

где η₀(Q_Ti) - начальное значение КПД насоса для текущей производительности;

η_Т(Q_Тi) - текущее значение КПД насоса;

t_i - время работы насоса с момента пуска.

Момент времени проведения полной диагностики (Т_Дi) определится из формулы:

где η_пред(Q_Ti) - предельное значение КПД насоса для текущей производительности.

При достижении предельного значения КПД в текущем режиме осуществляют приведение значений КПД к номинальной производительности:

где η(Q_н) - значение КПД насоса, приведенное к номинальной производительности;

Q_н - номинальное значение производительности насоса;

Q_Тi - текущее значение производительности насоса.

Если значение КПД насоса, приведенное к номинальной производительности, не превышает предельного значения, то это свидетельствует о наличии у насоса определенного технического ресурса, который может быть использован в других режимах эксплуатации. В таком случае проводят возможные мероприятия по оптимизации режима работы насосов.

Имеются различные способы изменения режимов работы центробежных насосов: изменение степени открытия задвижки, перепуск части перекачиваемой жидкости по обводной линии, изменение частоты вращения насоса (при наличии регулируемого привода) и др.

Система ППД представляет собой от одной до нескольких кустовых насосных станций, на каждой из которых установлено несколько насосов, подающих воду через общую систему трубопроводов в нагнетательные скважины. Часть насосов находится в резерве. Осуществляя качественные (отключение одного типа насоса и включение другого) и количественные (изменение числа работающих насосов) изменения в составе работающего оборудования, может быть достигнуто перераспределение нагрузки насосов, в результате которой может быть оптимизирован режим работы насоса и продолжена его эксплуатация до достижения предельного значения КПД.

Известна также технология дискретных закачек в системе ППД, при которой распределение потоков воды по скважинам в соответствии с их индивидуальными заданиями осуществляется переводом скважин с непрерывного режима работы на дискретный, при котором каждая скважина подключается к сети водоводов на время выполнения ее суточного задания по закачке, а затем отключается до наступления следующих суток. Это подключение может быть однократным, многократным, периодическим. Данная технология может быть использована для оптимизации режимов работы насосов системы ППД.

Насос, достигший предельного значения КПД в текущем режиме, может быть также выведен в резерв, а при изменении режима закачки (производительности) - вновь включен в работу до полного использования своего ресурса.

Если значение КПД насоса, приведенное к номинальной производительности, превысит предельное значение, насос выводят из эксплуатации в ремонт.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам заводнения пластов и поддержания пластового давления и направлено на повышение эффективности эксплуатации электроцентробежного насоса за счет более точной оценки технического состояния насоса, осуществляемой путем приведения текущих значений КПД к номинальной производительности, и увеличения ресурса работы насоса до очередного ремонта. Для этого осуществляют приведение текущих значений КПД к номинальной производительности, о техническом состоянии судят по приведенным значениям КПД, проводят мероприятия по оптимизации режима работы насоса при достижении предельных значений КПД при текущих рабочих параметрах, а вывод насоса из эксплуатации в ремонт осуществляют при достижении предельных значений КПД в режиме с номинальной производительностью. Изобретение направлено на повышение эффективности эксплуатации насоса, продление его межремонтного периода, обеспечение своевременного вывода насоса в капитальный ремонт и уменьшение затрат на поддержание пластового давления.

Способ эксплуатации насоса, включающий определение предельных значений КПД, проведение полной диагностики насоса при первом пуске в эксплуатацию или при пуске после капитального ремонта, построение напорной и энергетической характеристик на основе контроля производительности, напора и потребляемой мощности, вычисление КПД насоса при заданных режимах работы насоса, определение темпа падения КПД, определение междиагностического периода при текущем режиме работы, отличающийся тем, что осуществляют приведение текущих значений КПД к номинальной производительности, о техническом состоянии судят по приведенным значениям КПД, проводят мероприятия по оптимизации режима работы насоса при достижении предельных значений КПД при текущих рабочих параметрах, а вывод насоса из эксплуатации в ремонт осуществляют при достижении предельных значений КПД в режиме с номинальной производительностью.