УДК 621.651/.69
© Коллектив авторов,1998
О.М. Перельман, А.И. Рабинович, И.П. Трясцын, Ю.Л. Семенов, Н.В. Гусин, Д.Ю. Мельников (ЗАО "Новомет-Пермь")
O. M. Perelman, A. I. Rabinovich, I. P. Tryastsyn, Yu. L. Semenov, N. V. Gusin, D. Yu. Melnikov (JSC "Novomet - Perm")
Ступени повышенного напора погружных нефтяных насосов
Stages of Submersible Oil Pump High Head
Developed is a parameter series of low flow rate centrifugal/vortex stages of high head (VNN5-25, VNN5-50, and VNN5-80). Serial manufacturing of stages of feeding capacity equal to 50 and 80 m3/day with one support has been organized. Preparation of two-support stages manufacturing and serial production of VNN2-25 stages with a lengthened barrel is being carried out.
Г Г
овышение напора нефтяных скважин-ных насосов остается актуальной задачей. Основные известные пути ее решения сводятся к увеличению диаметра рабочего колеса в пределах, допустимых радиальными габаритами проточной части, применению рабочих колес с большими углами установки лопастей на выходе, с промежуточными укороченными лопастями и канальных рабочих колес. Прирост напора можно получить за счет отрицательного (против вращения) закручивания потока перед входом в рабочее колесо при соответствующем профилировании лопаток направляющего аппарата (НА).
Стремление увеличить напор другими способами противоречит экономичности или желаемой форме напорной кривой, т. е. улучшение одних параметров ухудшает другие. Высокий напор при номинальной подаче и в левой части рабочей зоны, но меньший при нулевой подаче создает опасность срыва работы при выводе насоса на режим и при колебаниях динамического уровня в скважине, заставляет устанавливать дополнительные ступени (делать запас по напору), что удлиняет насос и повышает энергозатраты при его работе.
Для устойчивой работы насоса на всех режимах по подаче необходимы ступени как минимум с непрерывно падающей напорной кривой, когда напор при нулевой подаче максимальный. Одновременно должен быть достаточно высоким на-
пор в рабочей зоне и приемлемый к.п.д. Решить эту задачу при использовании классических, применяемых в настоящее время центробежных ступеней, по крайней мере для малодебитных скважин, нам представляется затруднительным из-за изложенных выше причин.
характеристики, износостойкость, а также значительно уменьшить солеотложе-ние в каналах рабочих колес и НА. В ЗАО «Новомет-Пермь» создана конкурентоспособная технология порошковых рабочих ступеней погружных центробежных насосов для добычи нефти, кото-
Рис. 1. Внешний вид ступеней
Существенное улучшение параметров достигается уменьшенем шероховатости поверхностей рабочих колес и НА, например, при изготовлении их методом порошковой металлургии1. Этот метод позволяет повысить не только напор и энергопотребление, но и вибрационные
рая дает возможность наиболее полно реализовать гидродинамические параметры расчетных моделей. Порошковые органы при одинаковой конструкции с изделиями, отлитыми из чугуна, имеют к.п.д. на 3-10 пунктов, или напор на 3-10% выше.
1 Перельман О. М. и др. Порошковые материалы рабочих погружных центробежных насосов// Нефтяное хозяйство.- 1996.
N 6.-С.46-50.
80 5/1998
т О."
0.09 ■■ 0.07 ■ ■ 0.05 ■ ■ 0.03 ■ ■
= 7.00 С 6.50 6.00 5.50 5.00 4.50 Т 4.00
■■ 3.50
* 50"
* ■■ 3.00
4 40-■
5 "" 2.50
зо-■ ■ ■ 2.00 20-■
■■1.50 10--■■1.00 О1 0.75
н
— --- Р
N ч
- — —• \ >
\ \
\ \
К.1 .д. .— *
у / ✓ V \\
/л /х \ \ \\
/ л/ Р N 'абочи И й диаг и азон -1 -2 -
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.09.. 0.07!! 0.05!!
6.75 6.25 5.75 5.25 4.75
0.Щ /25 60--3.75
50- -3.25
40--2.75
30--2.25
20-.1.75
10-1.25
01о.75
н
___
р ^ - 4 ч
"Ч ч
\ \
гг __ N
\
к. г ■д. ч \ V >
ч \
Ре бон ЙДк апаз ж ■ 1
2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Рис. 2. Рабочие характеристики ступеней насосов ВНН5-50 и ЭЦН5-50 (а), ВНН5-80 и ЭЦН5-80 (б), ВНН5-25 и ЭЦН5-20 (в):
а: 1 - центробежно-вихревая ступень ВНН5-50 разработки ЗАО "Новомет"; 2 - центробежная ступень ЭЦН5-50 ТУ 26-06-1485-87; б: 1- порошковая центробежно-вихревая ступень ВНН5-80 производства ЗАО "Новомет"; 2 - центробежная ступень ЭЦН5-80 ТУ 26-06-1485-87; в: 1 - центробежно-вихревая ступень ВНН5-25 разработки ЗАО "Новомет"; 2 - центробежная ступень ЭЦН5-20 "Алнас"
Были проведены работы по отработке ступеней насосов ЭЦН5-50, ЭЦН5-80 и ЭЦН5-20 с дополнительным вихревым венцом на диске центробежного рабочего колеса (рис. 1). Ступени получили наименование ВНН. Во всех трех случаях получены непрерывно падающие кривые напора Н. Как видно из рис. 2, а, прирост напора произошел на всех режимах по подаче, в том числе при нулевой, в результате кривая напора стала непрерывно падающей. Максимальный к.п.д. составил 50%. Аналогичные результаты получены и для ступеней ВНН5-80 (рис. 2, б) и ВНН5-25 (рис. 2, в), максимальные к.п.д. которых равнялись соответственно 58 и 38%. Наибольшая крутизна кривой напора у ступени ВНН5-25, для которой напор при нулевой подаче по сравнению с номинальной повышается на 23%, у ступеней ВНН5-50 и ВНН5-80 - соответственно на 14,5 и 11%. Трудоемкость изготовления цент-робежно-вихревых ступеней по сравнению с центробежными из порошковых материалов увеличилась незначительно.
Параметры ступеней ВНН5-50 и ВНН5-80 практически соответствуют параметрам аналогичных ступеней насосов для скважин с размером 5А.
Насосы со ступенями ВНН5-50 проходят промысловые испытания в нефтегазовых объединениях Сургута, Нижневартовска и Когалыма. Благодаря непрерывно падающей кривой напора и высокому напору ступеней число их удалось уменьшить с 20 до 30% по сравнению со стандартными. Работа насосов допускается в более широкой рабочей зоне, чем насосов ЭЦН5-50. Так, на месторождениях Сургута насос успешно работает с февраля 1998 г. с подачей 80 м3/сут, Нижневартовска - с подачей 13-15 м3/сут. Трудностей при монтаже или нежелательных особенностей при эксплуатации не отмечено.
В настоящее время в ЗАО «Новомет-Пермь» серийно производятся центробежные ступени пятого габарита с номинальной подачей 50, 80 м3/сут одно-опорной и двухопорной конструкции, а ступени ЭЦН5-25 имеют удлиненную втулку.
На основе принципиально новых конструкционных решений создан параметрический ряд малодебитных центробеж-но-вихревых ступеней (ВНН5-25, ВНН5-50, ВНН5-80) повышенного напора. Организован серийный выпуск ступеней с подачей 50 и 80 м3/сут в од-ноопорном варианте и ведется подготовка к выпуску ступеней с двумя опорами. Подготавливается серийное производство ступеней ВНН5-25 с удлиненной втулкой.
5/1998 81
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.