Осложнения в работе скважин, оборудованных ЭЦН.

Присутствие эмульгированного газа увеличивает объем смеси, проходящей через первые рабочие ступени насоса, и забирает часть энергии, подводимой к валу насоса, на сжатие га­зовых пузырьков и их полное растворение в нефти. При от­качке однородной несжимаемой жидкости напор h = H/z₀ (рис. XI.12, кривая 1), развиваемый каждым рабочим колесом, одинаковый, а давление в насосе равномерно нарастает от Р₁ до Р₂. Напор h = H/z₀ остается для каждой ступени одинаковый. В результате напоры суммируются и давление равномерно воз­растает от давления на приеме Р₁ до давления на выкиде Р₂ (линия 2). Если на приеме насоса существует газонасыщенность β, плотность газожидкостной смеси при переходе ее от одной сту­пени к другой в результате сжатия будет увеличиваться. Мини­мальная плотность будет на входе в первую ступень, максималь­ная — при давлении насыщения, когда весь газ растворится в нефти (рис. XI.12, кривая 3). Точка а соответствует той сту­пени насоса, в которой давление равно давлению насыще­ния Рнас.

 

Рис. XI.12. Распределение плотности ГЖС и давления по ступеням ПЦЭН: 1 — напора, развиваемого каждой ступенью; 2 — распределение давления по ступеням при откачке однородной несжимаемой жидкости; 3 — распределение плотности ГЖС по ступеням насоса; 4 — распределение давления при откачке газированной жидкости.

Если дисперсность газовых пузырьков велика и газожидкост­ную смесь можно рассматривать как однородную с пониженной плотностью, то кавитационные явления могут не возникать. В этом случае напор, развиваемый каждой ступенью, может оставаться постоянным, равным h = H/z₀, и соответствующим характеристике насоса при работе его на данном режиме (Q). Однако давление, развиваемое каждой ступенью, равное ΔР = hp_CMg даже при постоянстве напора h будет различным возрастая по мере увеличения р_см. После первой ступени оно будет минимальным, затем будет возрастать и после z_HАС ступени (точка а) останется постоян­ным, так как ρ = const. При суммировании давлений, развивае­мых каждым рабочим колесом, не получится равномерного на­растания давления вдоль ступеней насоса, как при однородной жидкости с постоянной плотностью. Сначала давление будет нарастать медленно (рис. XI. 12, линия 4), затем быстрее и по­сле точки а линия Р(z) перейдет в прямую, параллельную линии 2, но расположенную ниже. Линия 4 при z = z₀ имеет ординату Р₂^’ меньше чем Р₂, так как давление на последней ступени насоса при откачке газиро­ванной жидкости Р₂^’ будет меньше, чем при Р = const, перепад давления, развиваемый насосом ΔР = Р₂^’— Р₁, при откачке га­зированной жидкости будет также меньше, так как часть энер­гии двигателя затрачивается на сжатие и растворение газа в насосе. Эта энергия частично возвращается потоку жидкости, но уже в НКТ, где выделяющийся газ создает так называемый газлифтный эффект, способствующий подъему жидкости на поверх­ность и уменьшающий необходимый для работы скважины на­пор. Многочисленные исследования работы насоса на газожид­костных смесях показали ухудшение их рабочих характеристик. Для улучшения работы ПЦЭН при откачке газированной жидкости П. Д. Ляпковым был предложен специальный газовый центробежный се­паратор, устанавливаемый на валу насоса перед первой его сту­пенью. Другим способом улучшения рабочих характеристик ПЦЭН при работе их на газированной жидкости является установка рабочих колес повышенной производительности вместо несколь­ких первых рабочих ступеней насоса.