Способ исследования установки центробежного насоса с электроприводом в скважине Советский патент 1991 года по МПК F04B51/00 E21B47/06 

Изобретение относится к методам испытаний насосов применительно к установкам центробежных насосов в глубоких преимущественно обводненных скважинах.

Цель изобретения - упрощение технологии исследования.

На фиг.1 представлена схема размещения в скважине установки центробежного насоса, исследование которой осуществляют предлагаемым способом; на фиг.2 - характеристики установки центробежного насоса.

Установка (фиг.1) содержит размещенный в скважине 1 погружной электропривод 2, связанный с ним насос 3. установленные на колонне 4 насосно-компрессорных труб,

силовой токоподводящий кабель 5, подключенный на поверхности к трансформатору 6, станцию 7 управления, манометры 8 и 9 для измерения давления в затрубном пространстве 10 и на устье скважины 1 в колонне 4 соответственно. Выкидная линия 11 подключена к устройству для измерения подачи насоса 3 (не показано), а станция 7 управления снабжена ваттметром (не показан).

На фиг.2 приведены паспортные характеристики насоса: подача О - развиваемое давление Рн (12); подача Q - активная мощность N(13).

Исследование установки согласно предлагаемому способу осуществляют следующим образом.

О

1 о

1

vj

Насос 3, размещенный в скважине 1, выводят на установившийся режим с подачей, отличной от нуля, измеряют на этом режиме подачу Оуст насоса 3 и давление Ру на устье скважины 1, по паспортным характеристикам 12 и 13 установки определяют отношение величины активной мощности электропривода 2 к величине развиваемого давления Рн при подаче Оуст. равной измеренной на установившемся режиме, на последнем дополнительно измеряют активную мощность Му.ф. и ток ly.j., фактически потребляемые установкой, и определяют соответствующую активную мощность на валу насоса 3 Мн.ф , а давление, развиваемое насосом 3, определяют на установившемся режиме путем деления активной мощности на валу насоса Мн.ф. на указанное отношение, при этом по найденным величинам определяют давление Рпр на приеме насоса 3. Для упрощения обработки результатов исследований перед их началом по паспортным характеристикам 12 и 13 определяют зависимость отношения величины активной мощности N электропривода 2 к величине развиваемого насосом 3 давления Рн для фиксированных значений подачи Q насоса 3, т.е.

N

(1)

K(Q) Ј- f(Q).

Н

В результате на фиг.2 дополнительно строят зависимость К - Q (14). Данная зависимость может быть построена также по данным стендовых испытаний, что повышает точность.

Для расчета давления на приеме насоса 3 Рпр используют следующую общую зависимость:

Рпр РВ н РН ф., (2) гдерв.н - давление на выходе насоса 3.

Зависимость (2) может быть преобразована следующим образом:

Рпр Рн т.+Ру-Рн ф. (Q), (3)

где Рн.т. - давление, создаваемое столбом движущейся газожидкостной смеси (ГЖС) в колонне 4 насосно-компрессорных труб с учетом всех потерь;

Ру - давление на устье скважины 1;

Рн.ф. (Q) - давление, фактически развиваемое насосом 3 на установившемся режиме с подачей Q.

Давление Рн можно рассчитывать по любым известным методам для ГЖС.

Давление Рн ф определяют следующим образом:

Цнф Цуф - Nxjt - NflK

К (Qj K(Q) Рнф

0

5

где NX x мощность холостого хода электропривода 2;

Мпк мощность, теряемая в силовом токоподводящем кабеле 5

Мощность холостого хода может быть определена экспериментально или расчетным путем, а потери мощности в кабеле рассчитаны по измеренному значению тока 1уФ , потребляемого установкой.

Пример. Исходные данные. Скважина оборудована установкой центробежного насоса, спущенного на глубину 820 м. Трехжильный силовой кабель длиной LK LH - 820 м имеет удельное активное сопротивление одной жилы R

уд

1,093 Ом/м. На

0

5

0

5

нее зависимость К

установившемся режиме измерены подача установки Оуст 200 м3/сут, давление на устье скважины Рс 0,4 МПа, активная мощность, потребляемая установкой, Ny 28 кВт и рабочий ток у.ф 20 А. Средняя плотность откачиваемой жидкости в колонне труб 5Ж 1150 кг/м3, а потери давления при ее движениидРтр 0,7 МПа. Мощность холостого хода электропривода равна NX x 8 кВт. Паспортные характеристики установки приведены на фиг.2, где также представлена рассчитанная зара.Ы

Рн

Порядок определения давления на приеме насоса.

1.Потери мощности в кабеле:

Nn к 3 (1у.ф)2 Руд U 3 (20 1,093 103 820- 1070 Вт 1,07 кВт.

2.Мощность на валу насоса:

NH ф - Ny.j, - NX x - Nn к 28,0 - 8,0 - 1.07- 18,93 кВт.

3.Коэффициент К для Оуст 200 м3/сут 0 определяют по зависимости К f(Q) на фиг.2 (Расчет показан пунктиром).

К (200)-4,6.

4.Давление, развиваемое насосом:

5р А- Мнф 18.93

.12МПа

5.Давление на выходе насоса: РВ н Рн т + Ру S. gU +АРтр + Ру) (1150 0 «9,8 820) + 0,7 + 0,4 10,35 МПа. 6.Давление на приеме насоса: Рпр РВ н - Рн ф 10,35-4,12 6,23 МПа. Сравнение расчетной величины давления на приеме насоса с фактическим значе- 5 нием, измеренным с помощью глубинного манометра показало их удовлетворительную сходимость.

Способ согласно изобретению позволя ет исключить применение специальных измерительных приборов спускаемых в скважину и не требует изменения режима работы установки

Точность определения давления на приеме тем выше, чем меньше концентрация свободного газа в этом сечении

Формула изобретения Способ исследования установки центробежного насоса с электроприводом в скважине, заключающийся в выводе насоса неустановившийся режиме подачей, отличной от нуля, измерении на этом режиме подачи насоса и давления на устье скважины, определении давления на выходе насо- са и давления, развиваемого последним, с последующим определением давления на

9

приеме насоса, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии исследования, по паспортным характеристикам установки определяют отношение величи ны активной мощности электропривода к величине развиваемого насосом давления при подаче, равной измеренной на установившемся режиме, на последнем дополнительно измеряют активную мощность и ток, фактически потребляемые установкой, и определяют соответствующую активную мощность на валу насоса, и давление, развиваемое насосом, определяют на установившемся режиме путем деления величины активной мощности на валу насоса на указанное отношение

Изобретение относится к методам испытаний насосов применительно к установкам центробежных насосов в глубоких, преимущественно обводненных скважинах, и позволяет упростить технологию исследования путем исключения смены режима. Выводят насос на установившийся режим с подачей, отличной от нуля, измеряют на этом режиме подачу Q_уст, давление на устье скважины P_у, величины активной мощности и тока фактически потребляемых установкой по паспортным характеристикам, рассчитывают отношение величины активной мощности электропривода к величине развиваемого насосом давления при подаче, равной измеренной на установившемся режиме, на этом режиме определяют активную мощность на валу насоса N_н.ф. путем деления последней на рассчитанное отношение давления, развиваемое насосом, после чего находят искомое давление на приеме насоса P_пр. 2 ил.

(puzi

Рн, мпа