МЕТОДИКА И СТЕНДЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРЕДВКЛЮЧЕННЫХ УСТРОЙСТВ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

УДК 620.1:621.65.03

А.В. Булат1, e-mail: avbulat87@gmail.com; В.Н. Ивановский1, ivanovskiyvn@yandex.ru;

Е.А. Орлова1, e-mail: orlova.ekaterina.9@yandex.ru; А.А. Сабиров1, e-mail: albert_sabirov@mail.ru;

Д.А. Косилов2; С.Б. Якимов2, e-mail: s_yakimov@rosneft.ru, И.Г. Клюшин2

1 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).

2 ПАО «НК «Роснефть» (Москва, Россия).

Методика и стенды для испытания предвключенных устройств установок электроприводных лопастных насосов

Интенсификация добычи нефти привела к тому, что практически все установки электроприводных лопастных насосов оснащаются газосепараторами. В настоящее время выпускается три основных вида газосепараторов: роторные, вихревые и шнековые. При этом не существует научно обоснованных рекомендаций по комплектации установок электроприводных лопастных насосов в зависимости от условий эксплуатации, часто для газосепараторов нет и технических характеристик. Для выработки таких рекомендаций созданы методика и стенды для проведения испытаний предвключенных устройств на напорно-расходные характеристики, энергоэффективность, эффективность сепарации и износостойкость газосепараторов различных типов. В статье представлены основные положения разработанной методики, в том числе метод определения частных и интегральных рейтингов газосепараторов, рассмотрена конструкция стендов для испытания газосепараторов, проанализированы предварительные результаты стендовых испытаний современных видов скважинных газосепараторов. На основе проведенных исследований характеристик газосепараторов будут уточнены методики подбора насосного оборудования, реализованные в отечественных программных комплексах, и сформирована матрица подбора оптимального типа газосепаратора в зависимости от условий эксплуатации.

Ключевые слова: газосепаратор, эффективность сепарации, износостойкость, рейтинг, методика и стенд для испытания газосепараторов.

A.V. Bulat1, e-mail: avbulat87@gmail.com; V.N. Ivanovskiy1, ivanovskiyvn@yandex.ru;

E.A. Orlova1, e-mail: orlova.ekaterina.9@yandex.ru; A.A. Sabirov1, e-mail: albert_sabirov@mail.ru;

D.A. Kosilov2; S.B. Yakimov2, e-mail: s_yakimov@rosneft.ru; I.G. Klyushin2

1 Federal State Autonomous Educational Institution for Higher Education "Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University)" (Moscow, Russia).

2 Rosneft PJSC (Moscow, Russia).

Methods and Stands for Testing of Pre-Connected Devices Installations of Electric Driven Vane Pumps

The intensification of oil production has led to the fact that almost all installations of electric vane pumps are equipped with gas separators. Currently, there are three main types of gas separators: rotary, vortex and screw. At the same time, there are no scientifically-based recommendations for the complete set of installations of electric vane pumps depending on the operating conditions, and often there are no technical characteristics for gas separators. To develop such recommendations, a methodology and stands for testing pre-connected devices for head and rate specifications, energy efficiency, separation efficiency and wear resistance of gas separators of various types have been created. The article presents the main provisions of the developed methodology, including the method for determining partial and integral ratings of gas separators, considers the design of stands for testing gas separators, analyzes the preliminary results of bench tests of modern types of well gas separators. Based on the conducted studies of the characteristics of gas separators, the methods for selecting pumping equipment implemented in domestic software systems will be clarified, as well as a matrix for selecting the optimal type of gas separator depending on the operating conditions will be formed.

Keywords: gas separator, separation efficiency, wear resistance, rating, method and test stand for gas separators.

94

№ 3-4 апрель 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

PUMPS. COMPRESSORS

ВВЕДЕНИЕ

Эксплуатация скважин установками электроприводных лопастных насосов (УЭЛН) является одним из основных методов отбора жидкости из скважин [1]. Для защиты ЭЛН от негативного влияния газа при его содержании на приеме насоса более 10-25 % (в зависимости от конструкции лопастного насоса) применяют скважинные газосепараторы различных конструкций. На сегодняшний день серийно выпускаемые газосепараторы по принципу действия подразделяются на роторные, вихревые и шнековые. Однако производители оборудования в документации не приводят данные об изменении коэффициента сепарации газа (Ксеп) при изменении условий эксплуатации (подачи жидкости, газосодержания, частоты вращения, дисперсности газожидкостной смеси, вязкости и угла наклона), зачастую предоставляя только максимальное значение К для опти-

сеп "

мального режима эксплуатации. Кроме того, на сегодняшний день не выявлен оптимальный тип конструкции газосепаратора в зависимости от условий эксплуатации, например от наличия и концентрации механических примесей в пластовом флюиде. При этом комбинация таких осложняющих факторов, как вынос механических примесей и повышенная концентрация газа на входе в насос, достаточно часто встречается при механизированной добыче. В усло-

Резьбовая часть головки Threaded part of the head

/

Место стыка Joint place

Район средней части гильзы Area of the middle part of the sleeve

Место стыка гильзы и ниппеля/гильзы и основания Junction of the sleeve and nipple/ sleeve and base

'Резьбовая часть основания Threaded part of the base

Входные отверстия Entrance holes

H

Шейка основания Neck of the base

Рис. 1. Последствия абразивного износа деталей газосепаратора Fig. 1. Consequences of abrasive wear of gas separator parts

6 %

19 %

31 %

23 %

14 %

5 %

Ссылка для цитирования (for citation):

Булат А.В., Ивановский В.Н., Орлова Е.А., Сабиров А.А., Косилов Д.А., Якимов С.Б., Клюшин И.Г. Методика и стенды для испытания предвключенных устройств установок электроприводных лопастных насосов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 3-4. С. 94-102.

Bulat A.V., Ivanovskiy V.N., Orlova E.A., Sabirov A.A., Kosilov D.A., Yakimov S.B., Klyushin I.G. Methods and Stands for Testing of Pre-Connected Devices Installations of Electric Driven Vane Pumps. Territorija "NEFTEGAS" [Oil and Gas Territory]. 2020;(3-4):94-102. (In Russ.)

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 3-4 April 2020

95

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

6.

14 ■■

17 15

3-ВЕ:Й ■

19 . J

тар iiC

29 а

27 ■ 28

Отвод газа Gas outlet

Подача газа Gas supply

11 _Щ. 8

20 9 ;---

---[Ь

Bfc-lU,. ' «

5 21

Й^КР:

22

18

Рис. 2. Схема стенда для определения напорно-расходной характеристики, энергоэффективности и эффективности сепарации газа предвключенных устройств электроприводных лопастных насосов: 1 - силовой насос; 2 - расходомер; 3 - станция управления; 4 - обратный клапан; 5 - компрессор; 6 - регулировочный дроссель; 7 - диафрагма; 8 - емкость для модельной жидкости; 9 - трубчатый электронагреватель; 10 - фильтрующий элемент; 11 - счетчик газовый; 12 - прозрачная вставка; 13 - стойка; 14 - исследуемый газосепаратор; 15 - уплотняющий узел; 16 - выходная герметизирующая втулка; 17 - входная герметизирующая втулка; 18 - электродвигатель; 19 - станция управления; 20 - манометр; 21-29 - шаровые краны различных условных диаметров Fig. 2. Diagram of the stand for determining the pressure-flow characteristic, energy efficiency and efficiency of gas separation of pre-connected electric vane pumps devices: 1 - power pump; 2 - flow meter; 3 - control station; 4 - check valve; 5 - compressor; 6 - adjusting throttle; 7 - diaphragm; 8 - container for model liquid; 9 - ten; 10 - filter element; 11 - gas meter; 12 - transparent insert; 13 - stand; 14 - gas separator under investigation; 15 - sealing unit; 16 - outlet sealing sleeve; 17 - inlet sealing sleeve; 18 - electric motor; 19 - control station; 20 - pressure gauge; 21-29 - ball valves of various types

Л GLOBAL LUBRICANT WEEK 7П9П

.. МЕЖДУНАРОДНАЯ НЕДЕЛИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ LULV

Vv J Ottob17 20-23, Zfcào™6jji

Novate! City Hotel, Moscow orenMtiovolpL WoiHto (лик Моснм

ОРГАНИЗАТОР

RPI

ГЕНЕРАЛЬНЫЙ СПОНСОР

ЩЛУКОЙЛ

СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

СПОНСОР-ПАРТНЕР EVOniK

POWER то СЯЁЛГЕ

виях выноса механических примесей при их высокой концентрации в откачиваемой продукции происходит гидроабразивный износ элементов конструкции газосепаратора, что обусловливает изменение геометрии рабочих органов и сказывается на эффективности сепарации газа. Зачастую это приводит к разрушению защитной гильзы, корпуса газосепаратора и падению оборудования (рис. 1) на забой скважины [2] - полету инструмента.

СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ГАЗОСЕПАРАТОРОВ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Для исследования работы газосепараторов в условиях повышенного содержания механических примесей на базе кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина была разработана методика и сконструированы стенды для проведения испытаний предвключенных устройств на напорно-расходные характеристики

О

YN

НАШИ СПОНСОРЫ

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ФОКУС:

НЕЗАВИСИМЫЕ БРЕНДЫ МАСЕЛ И ПРИСАДОК НА РОССИЙСКОМ РЫНКЕ

t

600+

УЧАСТНИКОВ

ДОКЛАДОВ

Infmeum V Агь Group

■ АЛ. «IAVF *АР£ 1VP ВНОТ

СБ

NTESMO

х ллк

I НАФТАН

+7 (495) 502 54 33;+7 (495) 778 93 32 Konstantinova.Elena@rpi-inc.ru ^^ rpi-conferences.ru

26

PUMPS. COMPRESSORS

Вода + поверхностно-активное вещество Water + surface active agent

Рис. 3. Общий вид стенда для определения размера пузырьков и выбора необходимой концентрации поверхностно-активного вещества:

1 - перфорированная трубка для подвода газа; 2 - корпус смесителя; 3 - шаровой кран;

4 - обсадная труба; 5 - прозрачная труба; 6 - отвод

Fig. 3. General view of the stand for determining the size of bubbles and selecting the desired concentration of surfactants: 1 - perforated pipe for gas supply; 2 - mixer body; 3 - ball valve; 4 - casing pipe;

5 - transparent pipe; 6 - tap

(НРХ), энергоэффективность, эффективность сепарации и износостойкость. Особенностью разрабатываемой методики и стенда является возможность моделирования различных условий работы оборудования, в т. ч. частоты вращения вала, угла наклона, дисперсности газожидкостной смеси, вязкости модельной жидкости. Данная особенность позволяет оценить влияние перечисленных факторов и эффективность работы предвключенных устройств разных принципов действия и производства различных компаний, что дает возможность выбрать оптимальную конструкцию газосепаратора с учетом заданных условий эксплуатации [3]. Схема стенда [4] с установленным испытываемым предвключенным устройством представлена на рис. 2. Согласно данной схеме к стойке 13 под требуемым углом устанавливается рама с электродвигателем 18. Исследуемый сепаратор 14 крепится к раме посредством герметизирующего устройства 15. Для изменения частоты вращения вала газосепаратора используется частотный преобразователь 19.

Таблица 1. Технические характеристики стенда для проведения испытаний предвключенных устройств электроприводных лопастных насосов на эффективность

Table 1. Technical characteristics of the stand for testing for efficiency of pre-connected devices of electric vane pumps

Характеристика Characteristics Значение Value

Модельная жидкость Model liquid Техническая вода или глицериновая смесь Technical water or glycerine mixture

Вязкость, мПа.с Viscosity, mPa.s 1-200

Температура, °C Temperature, °C До 80 Up to 80

Кислотность, pH Acid content, pH 4,0-8,0

Емкость бака, м3 Reservoir capacity, m3 0,5

Насос Pump Центробежный, регулируемой подачи Centrifugal, variable delivery

Максимальная подача, м3/сут Full delivery, m3/day До 500 Up to 500

Давление, МПа Pressure, MPa До 1,0 Up to 1.0

Мощность насоса, кВт Pump rate, kW 10

Подача газа, м3/сут Gas supply, m3/day До 1000 Up to 1000

Промывка Washout Прямая и обратная Direct and backwash

Угол наклона (от вертикали), ° Angle of hade, ° 0-90

Точность замеров Accuracy of the measurements

Подача жидкости, % Injection rate, % До 2,0 Up to 2.0

Подача воздуха, % Air supply, % До 3,0 Up to 3.0

Давление, % Pressure, % До 0,1 Up to 0.1

Температура, % Temperature, % До 0,5 Up to 0.5

Масса, кг Mass, kg 960

К корпусу исследуемого газосепаратора крепятся входная 16 и выходная 17 герметизирующие втулки для присоединения труб подвода и отвода газожидкостной смеси и отвода газа. Для контроля размера пузырьков газа используется прозрачная вставка 12. Циркуляционный модуль объединяет центробежный насос 1 с возможностью регулирования подачи модельной жидкости посредством станции управления 3, емкость для жидкости 8, разделенную на две части, и систему запорных элементов 21-29. Для форматирования

необходимых параметров модельной жидкости в бак установлены трубчатые электронагреватели 9. Линия подачи газа включает в себя компрессор 5, регулировочный дроссель 6 и узел учета подачи газа 7, комплект измерительных приборов - датчики давления 20 и расходомер 2. Все приборы либо подключены к компьютеру, либо данные выводятся непосредственно на экраны приборов. Стенд позволяет проводить испытания по получению напорно-расходной и энергетической характеристик газосе-

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 3-4 April 2020

97

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

а) a)

■к °

I £ " t!

си

.¡о

100 120 Подача, м3/сут Discharge, m3/day

160 180

-е- о "

-е- с с

m S

° S G

« S iE

б) b)

♦ Напор Delivery head

Коэффициент полезного действия Efficiency factor

m

а

0,6

II

!i S S 0,3

I °

о;

«

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

в) c)

5. -i-f

1= ¡Е

s|

5

3- J3 s га -е- га

-е- о-

о ^ ы:

100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0

50 100 150 200 250 300 350 Подача жидкости, м3/сут Injection rate, m3/day

Содержание свободного газа, % Content of free gas, % ♦ 30 -40 50 хбО ж70

50 100 150 200 250 Подача жидкости, м3/суг Injection rate, m3/day Содержание свободного газа, % Content of free gas, % *10 ♦го -30 *50 x75

300

Рис. 4. Графики результатов стендовых испытаний газосепараторов:

а) график зависимости напора и коэффициента полезного действия от подачи модельной

жидкости газосепаратора; б) график зависимости потребляемой мощности от подачи модельной

жидкости и содержания свободного газа на приеме 50 % при различных частотах вращения вала

газосепаратора; в) график зависимости эффективности сепарации газа от подачи модельной

жидкости и содержания свободного газа на приеме газосепаратора

Fig. 4. Graphs of the results of bench tests of gas separators:

a) graph of head and efficiency from supply of the model liquid gas separator; b) graph of power consumption from the flow model of the liquid and the free gas content at the reception 50 % at various frequencies of rotation of the gas separator' shaft; с) graph of the efficiency of separation of gas from the flow model fluid and the content of free gas at the intake of the gas separator

параторов. Конструкция стенда и мощность двигателя позволяют испытывать сепараторы габаритов от 2А до 9. Для обеспечения требуемой подачи модельной жидкости на входе в газосепаратор может устанавливаться подпорный насос.

Технические характеристики стенда для проведения испытаний предвключенных УЭЛН на эффективность приведены в табл. 1.

Большое внимание при проведении испытаний на эффективность работы газосепараторов уделяется размеру пузырьков, поступающих на прием газосепаратора. В целях регулирования размера пузырьков и определения необходимой концентрации поверхностно-активного вещества (ПАВ) для предотвращения роста пузырьков используется стенд, представленный на рис. 3.

Благодаря прозрачной трубе 5 появляется возможность отследить гомогенность смеси и определить размер пузырьков при помощи высокоскоростной фотокамеры.

На основе замеров при проведении испытаний на НРХ, энергоэффективность и эффективность сепарации строятся графики зависимости (рис. 4). Испытания на износостойкость предвключенных устройств проводятся для определения скорости износа основных деталей и времени работы на модельной жидкости до значительного снижения рабочих характеристик. Общий вид стенда представлен на рис. 5.

Стенд гидравлический вертикальный для проведения испытаний газосепараторов на износ работает следующим образом. Модельная жидкость с механическими примесями из бака 9, смешиваясь с газом из линии 10, поступает через нижнюю герметизирующую втулку 7 на прием газосепаратора. За счет создаваемого напора газосепаратора поток жидкости направляется через отводной тройник 4 по нагнетательной линии 11 обратно в бак 9. Испытания проводятся на модельной жидкости «вода + ПАВ» крупнодисперсной среды при заданных подаче модельной жидкости и газосодержании. Механические примеси подлежат замене после каждых 2 ч

98

№ 3-4 апрель 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

6-9 ОКТЯБРЯ 2020

X ПЕТЕРБУРГСКИЙ МЕЖДУНАРОДНЫЙ

ГАЗОВЫЙ ФОРУМ

X

I £ I

КОНГРЕССНО-ВЫСТДВОЧНЫЙ ЦЕНТР

^^ГПЛЛЛОУМ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ +7 Свпг> 240 40 40 (ДОБ. 2168, 2122) <А, ... САО| |М ПИ

(ифигУ 1*1 ПЕТЕРБУРГСКОЕ ШОССЕ, 64/1 GFoEXPOFORUM.RU 1в+ ОАЬ-ГОКиМ.Ки

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

Рис. 5. Общий вид стенда для испытаний на износ:

I - рама; 2 - приводной электродвигатель; 3 - гидрозащита; 4 - отводной тройник; 5 - исследуемый газосепаратор; 6 - верхняя герметизирующая втулка; 7 - нижняя герметизирующая втулка; 8 - опорный модуль; 9 - конический бак; 10 - газовая линия;

II - нагнетательная линия; 12 - линия отвода сепарированного газа; 13 - подпорный насос Fig. 5. General view of the wear test stand:

1 - frame; 2 - drive electric motor; 3 - hydraulic protection; 4 - outlet tee; 5 - gas separator under study; 6 - upper sealing sleeve; 7 - lower sealing sleeve; 8 - support module; 9 - conical tank; 10 - gas line; 11 - discharge line; 12 - separated gas discharge line; 13 - back-up pump

а) a) Гильза

Can Вал Shaft

Верхний подшипник Head bearing Суперкавитирующее колесо Supercavitating sprocket Шнек Inducer

Промежуточный подшипник Centre bearing Нижний подшипник Bottom bearing

Изменение массы,% Mass variation, % Изменение массы,г Mass variation, g

30 40 50 60 70

б) b)

Верхний подшипник Head bearing Суперкавитирующее колесо Supercavitating sprocket Шнек Inducer

Промежуточный подшипник Centre bearing Нижний подшипник Bottom bearing

Изменение диаметра, % Diameter change, % Изменение диаметра, мм Diameter change, mm

Рис. 6. Абсолютное и относительное изменение массогабаритных (а) и диаметральных (б) показателей деталей газосепаратора после испытаний на износостойкость Fig. 6. Absolute and relative changes in the mass and size (a) and diameter (b) parameters of gas separator parts after wear resistance tests

проведенных испытаний при условии изменения гранулометрического состава в сторону уменьшения размера частиц. В начале и в конце каждого промежутка регистрируется потребляемая мощность газосепаратора. На основе замеров эффективности сепарации и массогабаритных размеров деталей газосепаратора до и после проведения испытаний на износостойкость строятся графики зависимости (рис. 6-8).

Как видно из рис. 6а, наибольшему износу подвергаются защитная гильза и радиальные подшипники пред-включенных устройств. Износ стенки защитной гильзы приводит к возможному расчленению корпуса, а износ подшипников увеличивает вибрационные нагрузки на вал, что может привести к слому вала.

Сравнение различных газосепараторов только по изменению массы гильзы некорректно, необходимо проверить защитную гильзу на наличие концентратора износа - так называемой канавки. Как видно из рис. 7, после испытаний на износостойкость газосепаратора образовалась канавка глубиной 0,65 мм на расстоянии 160 мм от нижнего торца. Износ в данном сечении значительно превышает износ в прочих сечениях. При продолжении испытаний именно в этом сечении будет происходить расчленение корпуса.

Износ рабочих органов предвключен-ных устройств (суперкавитирующее колесо, шнек, барабан) не приводит к аварийной ситуации, но негативно сказывается на эффективности работы. Так, после испытаний газосепаратора эффективность работы снизилась примерно на 5-10 % (рис. 8). Особенно заметное снижение наблюдается при увеличении содержания свободного газа на приеме. Данный эффект стоит учитывать при повторном использовании газосепараторов.

РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗОСЕПАРАТОРОВ ПО ИТОГАМ ПРОВЕДЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

Поскольку при испытаниях отслеживается большое количество различных факторов, сравнение эффективности

100

№ 3-4 апрель 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

PUMPS. COMPRESSORS

Расстояние от нижнего торца гильзы, мм Distance from the lower end of the sleeve, mm

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

Рис. 7. График изменения толщины защитной гильзы после проведения испытаний на износостойкость газосепаратора (вход жидкости в газосепаратор слева)

Fig. 7. Graph of changes in the thickness of the protective sleeve after the wear resistance tests of the gas separator (liquid entering the gas separator on the left)

re a>

«¡i = tE

Sg

I- и » §

S [O

-e- ro

-e- a-

о to

100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0

5 10 15 20 25 30 35 40 Содержание свободного газа на приеме, % Free gas content at the separator reception, %

45

До испытаний Before test

После испытаний After test

Рис. 8. Зависимость коэффициента сепарации газа от содержания свободного газа на приеме газосепаратора до и после проведения испытаний на износостойкость

Fig. 8. Dependence of the gas separation coefficient on the free gas content at the gas separator reception before and after the wear resistance tests

газосепараторов предлагается проводить не только по показателям, которые изменяются при изменении режима работы, но и с помощью рейтинговой системы.

Итоговая рейтинговая оценка определяется интегральным вычислением на основе отдельных рейтинговых оценок по каждому из проведенных испытаний. В общей рейтинговой оценке учитываются следующие показатели:

R1 - рейтинг эффективности сепарации;

112 - рейтинг по развиваемому напору; КЗ - рейтинг энергоэффективности (коэффициент полезного действия); 14 - рейтинг износостойкости на основании изменения массовых характеристик;

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 3-4 April 2020

101

НАСОСЫ. КОМПРЕССОРЫ

R5 - рейтинг износостойкости на основании изменения геометрических характеристик;

116 - рейтинг изменения эффективности сепарации газа после испытаний на износостойкость. Максимальная рейтинговая оценка - 10 баллов. Расчет проводится по формуле:

1=1

где Rj - рейтинг газосепаратора по отдельно взятому испытанию; - удельный вес рейтинга в общем рейтинге, который задается пользователем в зависимости от условий эксплуатации газосепаратора (наличие механических примесей, содержание свободного газа и др.). Предлагаемый удельный вес рейтинговых оценок представлен в табл. 2.

На основе проведенных исследований будут уточнены методики подбора насосного оборудования, реализованные в отечественных программных комплексах, и сформирована матрица подбора оптимального типа газосепаратора в зависимости от условий испытаний [5]. Для подбора используются следующие параметры:

• расход жидкости, м3/сут;

• содержание свободного газа, %;

• вязкость, мПа.с;

Таблица 2. Удельный вес рейтинговых оценок в

• содержание механических примесей, г/л;

• потребляемая мощность, кВт;

• частота вращения вала погружного электродвигателя, Гц;

от условий эксплуатации

• отклонение от вертикали,

• сложность инклинометрии, °/10 м. Это позволит оптимизировать работу системы «пласт - скважина -насос».

Table 2. Specific weight of ratings depending on operating conditions

Условия работы Operating conditions Коэффициент сепарации Separation coefficient Напорно-расходная характеристика Head and rate specification Износостойкость Resistance to wear

R1 R2 R3 R4 R5 R6

Неосложненные Uncomplicated 0,6 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1

Осложненные механическими примесями Complicated with mechanical impurities 0,4 0,05 0,05 0,1 0,1 0,3

Примечание:

R1 - рейтинг эффективности сепарации; R2 - рейтинг по развиваемому напору; R3 - рейтинг энергоэффективности (КПД);

R4 - рейтинг износостойкости на основании изменения массовых характеристик;

R5 - рейтинг износостойкости на основании изменения геометрических характеристик;

R6 - рейтинг изменения эффективности сепарации газа после испытаний на износостойкость.

Note:

R1 - rating of efficiency of separation; R2 - rating for the delivery head; R3 - energy efficiency rating;

R4 - rating of wear resistance on the basis of changes in mass properties;

R5 - rating of wear resistance based on changes in geometric characteristics;

R6 - rating changes in the efficiency of gas separation after the test for wear resistance.

Литература:

1. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов А.В. и др. Вопросы энергоэффективности установок электроприводных центробежных насосов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2016. № 4. С. 25-30.

2. Деньгаев А.В., Дроздов А.Н., Вербицкий В.С. Исследование причин полетов газосепараторов в составе УЭЦН // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2005. № 11. С. 50-54.

3. Методические указания № П1-01.05 М-0005 ПАО «НК «Роснефть». Версия 6.00. Единые технические требования к УЭЦН, ШСНУ, НКТ и другому оборудованию для добычи нефти.

4. Стенд для проведения испытаний скважинных газопесочных сепараторов: патент RU 124497 U1, МПК E21B 43/38 / Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Булат А.В. и др.; ООО «Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина»; № 2012134004/03; заявл. 08.08.2012; опубл. 27.01.2013; Бюлл. № 3. 17 с.

5. Минченко Д.А., Якимов С.Б., Носков А.Б. и др. Проект внедрения газосепараторов электроцентробежных насосов с меньшей потребляемой мощностью: подготовка и начало реализации // Нефтяное хозяйство. 2019. 11. С. 64-67.

References:

1. Ivanovskiy V.N., Sabirov A.A., Degovtsov A.V. et al. Problems of Energy Efficiency of Electric-Driven Centrifugal Pumping Units. Oborudovanie I tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa [Equipment and Technologies for the Oil and Gas Industry]. 2016;(4):25-30. (In Russ.)

2. Dengaev A.V., Drozdov A.N., Verbitsky V.S. Investigation of the Reasons for Flights of Gas Separators as Part of the ESP. Territorija "NEFTEFAS" [Oil and Gas Territory]. 2005;(11):50-54. (In Russ.)

3. Methodical Guidelines No. P1-01.05 M-0005 of Oil Company Rosneft PJSC. Uniform Engineering Requirements to Electrically Driven Centrifugal Pump Units, Sucker Rod Pump Units, Oil Well Tubing and other Oil Recovery Equipment. (In Russ.)

4. Patent RU 124497 U1. Stand for Testing Borehole Gas Separators. IPC E21B 43/38. Authors - Ivanovskiy V.N., Sabirov A.A., Bulat A.V. et al. No. 2012134004/03, declared 08.08.2012, publ. 27.01.2013, Bull No. 3. (In Russ.)

5. Minchenko D.A., Yakimov S.B., Noskov A.B. et al. Project of Introduction of Gas Separators of Electrical Submersible Pumps with Lower Power Consumption: Preparation and Start of Implementation. Neftyanoe khozyaistvo [Oil Industry]. 2019;(11):64-67. (In Russ.)

102

№ 3-4 апрель 2020 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ