Вибір відцентрового насосу

Підбір насоса для заданої подачі, необхідного напору та діаметра експлуатаційної колони свердловини здійснюють за характеристиками занурювальних відцентрових насосів (табл. 5.1). При цьому необхідно мати на увазі, що відповідно до характеристики ЕЦН напір насоса збільшується при зменшенні подачі, а ККД має яскраво виражений максимум.

Оскільки характеристики на конкретні типорозміри ЕЦН часто відсутні, то доцільно за заданими трьома точками робочої області (табл. 5.1, 5.2) побудувати ділянку характеристики для точного визначення напору ЕЦН.

Враховуючи, що табличні характеристики побудовані для води, слід змінити табличні значення напору відповідно до густини реальної рідини за співвідношенням

, (5.12)

де Нв – табличне значення напору ЕЦН; ρв – щільність прісної води; ρж - густина реальної рідини,

Для обліку в'язкості реальної рідини (понад 0,03 - 0,04 см 2 /с) та перерахунку характеристики ЕЦН слід скористатися відомими методиками перерахунку, наприклад [12].

Для суміщення характеристик свердловини та насоса застосовують два способи.

1. На викиді зі свердловини встановлюють штуцер, подолання додаткового опору якого витрачають надлишковий напір насоса ΔH = H - Нc. Однак, цей спосіб простий, але не економічний, тому що знижує ККД насоса та установки загалом.

2. Другий спосіб передбачає розбирання насоса та зняття зайвих щаблів. Цей спосіб трудомісткий, але найбільш економічний, оскільки ККД насоса не змінюється.

Число ступенів, яке потрібно зняти з насоса для отримання необхідного напору, дорівнює [27]

, (5.12a)

де Н - напір насоса за його характеристикою, що відповідає дебіту свердловини; Нс - необхідний напір свердловини; z – число щаблів насоса.

Вибір електродвигуна

Необхідну (корисну) потужність двигуна, кВт визначають за формулою

, (5.13)

де ηн - ККД насоса за його робочою характеристикою, ρж - найбільша щільність рідини, що відкачується.

Враховуючи, що ККД передачі від двигуна до насоса (через протектор) становить 0,92 ÷ 0,95 (підшипники ковзання), визначимо необхідну потужність двигуна:

. (5.14)

Найближчий за потужністю типорозмір електродвигуна вибираємо по табл. 5.3 та 5.4 з урахуванням діаметра експлуатаційної колони. Запас потужності необхідний подолання високих пускових моментів УЭЦН.

Приклад підбору ЕЦН у свердловину

Завдання 24

Розрахувати необхідний напір ЕЦН, вибрати насос та електродвигун для заданих умов свердловини.

Дано: зовнішній діаметр експлуатаційної колони – 140 мм;

глибина свердловини – 2000 м;

дебіт рідини Q = 120 м 3 /сут;

статичний рівень hст = 850 м;

коефіцієнт продуктивності свердловини К = 60 м 3 /(сут · МПа);

глибина занурення під динамічний рівень h = 40 м;

кінематична в'язкість рідини = 2·10 -6 м 2 /с;

перевищення рівня рідини у сепараторі над гирлом свердловини hг = 15 м;

надлишковий тиск у сепараторі Рс = 0,2 МПа;

відстань від гирла до сепаратора l = 60 м;

щільність рідини, що видобувається ρж = 880 кг/м3.

Рішення

Визначаємо площу внутрішнього каналу НКТ за формулою (5.1) при Vср = 1,3 м/с:

.

Внутрішній діаметр за формулою (5.2)

.

Найближчий більший dвн мають НКТ діаметром 48 мм (dвн = 40 мм).

Скоригуємо обране значення Vср = 130 см/с:

.

Вибираючи НКТ за графіком [27, рис. 63] придебіті 120 м 3 /сут і ККД = 0,96 також отримаємо НКТ діаметром 48 мм. Депресія за формулою (5.4) дорівнюватиме

.

Число Рейнольдса за формулою (5.7)

.

Відносна гладкість труб за формулою (5.8)

.

За графіком [27, рис. 64], знаходимо λ = 0,03.

Визначимо λ за формулою (5.10) для порівнянь.

.

Глибина спуску насоса за формулою (5.6)

.

Втрати на тертя у трубах за формулою (5.5)

.

Втрати напору у сепараторі за формулою (5.11)

.

Величина необхідного натиску (формула (5.3))

.

Для отримання дебіту Q = 120 м 3 /добу та напору Нс = 1176 м за табл. 5.1 вибираємо ЕЦН5-130-1200 з числом ступенів 282 з огляду на те, що експлуатаційна колона у нас діаметром 140 мм (гр. 5).

За даними табл. 5.1 збудуємо ділянку робочої області характеристики Q - Н (рис. 5.1).

Мал. 5.1. Робоча область характеристики ЕЦН

З отриманої робочої області показники знайдемо, що з дебіті 120 м 3 /сут напір ЕЦН у воді становитиме 1250 м.

За співвідношенням (5.12) знайдемо напір насоса реальної рідини, якщо за умовою ρж = 880 кг/м3;

.

Так як в'язкість рідини не перевищує 3 сантипуаз, то перерахунок в'язкості рідини не потрібно.

Для суміщення характеристик насоса та свердловини визначимо за формулою (5.12а) число щаблів, яке потрібно зняти з насоса:

.

Отже, насос повинен мати 234 ступені, замість знятих встановлюються проставки. Натиск одного ступеня складе 5,03 м.

При встановленні штуцера на викиді зі свердловини ми поєднуємо напори ЕЦН і свердловини, але зменшуємо подачу ЕЦН одночасно зменшуючи його ККД.

Корисна потужність електродвигуна (формула (5.13))

,

де 0,57 – ККД насоса (табл. 5.1). Необхідна потужність двигуна

.

Найближчий більший типорозмір вибираємо за табл. 5.3. Це ПЕД 28 - 103 з ККД 0,73, напруга 850, сила струму 34,7 A, cosα = 0,75, температура навколишнього середовища до 70°С.

Цьому двигуну відповідає гідрозахист П92, ПК92, П92Д [17].

За табл. 5.4 можна також вибрати ПЕД32-103, який матиме більший запас потужності.

---