В статье представлены алгоритмы для расчета напорно-расходных характеристик, позволяющие рассчитать оптимальную частоту вращения винтового насоса для добычи нефти в зависимости от набухания эластомера, вязкости жидкости и газосодержания. Для количественной оценки отклонения фактических подачи и напора от номинальных значений предложены коэффициенты отклонения подачи и предельного давления. Для количественной оценки влияния эксплуатационных факторов на напорную характеристику использованы коэффициенты набухания эластомера, предельного давления по рабочему объему, предельного давления по частоте вращения, предельного давления по вязкости и предельного давления по газосодержанию. На основании аналитических исследований установлено, что напорно-расходная характеристика винтовых насосов с неравномерной толщиной эластомера существенно зависит от эксплуатационных параметров. Например, предельное давление, развиваемое насосом, увеличивается в 2-3 раза при повышении вязкости от 1 до 800 мПа∙с, а при изменении коэффициента отклонения подачи от 0,979 до 1,11 отн. ед. – уменьшается в 1,5-2 раза. Изменение предельного давления обусловливает изменение частоты вращения, необходимой для обеспечения расчетных подачи и давления. Требуемая частота вращения для насосов с неравномерной толщиной эластомера зависит от эксплуатационных факторов в большей степени для установок электровинтовых насосов, чем для установок штанговых винтовых насосов. При этом набухание эластомера является наиболее значимым фактором. Например, частота вращения электровинтового насоса при набухании эластомера на 10 % может быть меньше на 30 %, а штангового – на 21 %. Предложенные алгоритмы расчета характеристик могут быть использованы при разработке программного продукта – симулятора напорно-расходных характеристик винтовых насосов.
Список литературы
1. Валовский В.М. Винтовые насосы для добычи нефти. – М.: Изд-во «Нефтяное хозяйство», 2012. – 248 с.
2. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Одновинтовые гидравлические машины: в 2 т. – М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. – 488 с.
3. Справочник по добыче нефти / К.Р. Уразаков, Э.О. Тимашев, В.А. Молчанова, М.Г. Волков. – Пермь: ООО «Астер Плюс», 2020. – 600 с.
4. Тимашев Э.О., Могучев А.И. Влияние натяга в паре ротор – статор винтового забойного двигателя на его рабочие характеристики // Материалы II Всероссийской учебно-научно-методической конференции. Научно-методическая секция. – Уфа: Изд-во Уфимского гос. нефтяного технического университета, 2004. – С. 203–205.
5. Стендовые исследования работоспособности одновинтовых многозаходных насосов при низких частотах вращения винта / Э.О. Тимашев, В.У. Ямалиев, А.Р. Брот [и др.] // Нефтегазовое дело. – 2008. – № 6–1. – С. 137–141.
6. Методика расчета и подбора дизайнов установок винтовых насосов с погружным и поверхностным приводами для добычи нефти / М.Г. Волков, Р.С. Халфин, А.Р. Брот // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2018. – № 6. – С. 32–37.
7. Методы и средства контроля зубчатых поверхностей героторных механизмов винтовых забойных двигателей и насосов / Ю.А. Коротаев, А.Н. Алпатов, А.С. Трубин [и др.] // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. – 2011. – № 1. – С. 10–14.
8. Пашали А.А., Михайлов В.Г. Использование алгоритма «виртуального расходомера» при выводе нефтяных скважин на режим // Нефтяное хозяйство. – 2020. – № 10. – С. 82–85.
9. Gamboa J., Olivet A., Espin S. New Approach for Modeling Progressive Cavity Pumps Performance // SPE-84137-2003.
10. Quick look methodology for progressive cavity pump sizing and performance monitoring / N. Agrawal, R. Baid, L. Mishra [et al.] // SPE-178097-MS, 2015. https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-178097-MS.
11. Desheng Zhou, Hong Yuan. Design of Progressive Cavity Pump Wells // SPE-113324. – 2008.
12. Pump Handbook / I.J. Karassik, J.P. Messina, P. Cooper, Ch.C. Heald. – McGraw-Hill, 2001. – 1789 р.
