Методика определения давления на приеме погружного центробежного насоса

Основой данной методики является то обстоятельство, что при закрытии манифольдной задвижки (на устье) не происходит мгновенного прекращения подачи насосом, как это происходит при работе на несжимаемой жидкости.

Так как в колонне НКТ находится сжимаемая газожидкостная смесь, то после закрытия манифольдной задвижки в течение определенного времени насос будет подавать продукцию в колонну НКТ вследствие сжатия газожидкостной смеси в ней. Эта особенность работы центробежного насоса, работающего в системе нагнетательного трубопровода (колонны НКТ), и положена в основу рассматриваемой методики с использованием выражения (6.3).

Сущность методики заключается в следующем. В колонну НКТ на выкид погружного центробежного электронасоса спускают на проволоке глубинный манометр. Производится запись давления на выкиде насоса Рвык1 при нормальном режиме работы с подачей Q1 и давлением на приеме Рпр1 (при открытой манифольдной задвижке). После этого манифольдная задвижка на устье скважины быстро закрывается. Глубинный манометр фиксирует кривую изменения давления на выкиде насоса. По манометру на устье скважины контролируется рост устьевого давления за счет продолжающейся подачи насоса и сжатия газожидкостной смеси в НКТ. Стабилизация устьевого давления Ру2 говорит о прекращении насосом подачи Q2 = 0). В этот момент глубинный манометр регистрирует давление на выкиде насоса Рвык2 при давлении на приеме Рпр2. Учитывая инерцию пласта и скважины, а также незначительное время с момента закрытия манифольдной задвижки до момента прекращения подачи насосом, можно допустить, что давление на приеме за это время существенно не изменится

(Рпр1≈Рпр2≈ const).

После подъема глубинного манометра и расшифровки бланка, определяется давление на выкиде насоса Рвык2 и записывается уравнение

                                                                                   (6.15)

где Рн2 — давление, создаваемое насосом при Q2 = 0.

Учитывая, что Рн2 соответствует давлению, развиваемому насосом на режиме нулевой подачи (Q2 = 0), т.е. когда напор насоса равен Но, эту величину (Но) определяют по характеристике Q-Н данного насоса. Давление, создаваемое насосом на режиме нулевой подачи таково:

                                                                                      (6.16)

где Рсм. н.— средняя плотность смеси (продукции скважины) в насосе, работающем на режиме нулевой подачи, кг/м3.

Определение средней плотности смеси (жидкости) в насосе ρсм н может быть выполнено исходя из следующего: при работе насоса на режиме нулевой подачи (Q = 0) давление на выкиде насоса складывается из потерь на преодоление веса гидростатического столба Нсп и устьевого давления Ру, т.е.

откуда

При работе насоса на режиме нулевой подачи плотность смеси в насосе ρсм н и равна плотности смеси в колонне НКТ ρсм т:

                                                                             (6.17)

С учетом выражения (6.17) перепишем (6.16) так:

                                                                           (6.18)

Подставляя (6.18) в (6.15), окончательно получаем:

                                                                          (6.19)

Данное выражение и используется для расчета давления на приеме погружного центробежного электронасоса при эксплуатации скважин.

Покажем использование данной методики на примере скв. 342 Шкаповского нефтяного месторождения. В скважину спущена установка с насосом ЭЦН5-130-600 на глубину Нсп = 1000 м. На глубине 985 м в колонне НКТ установлен суфлер для инструментального замера давления в затрубном пространстве скважины (практически равного давлению на приеме насоса).

Суфлер — устройство, сообщающее затрубное пространство с глубинным манометром, спущенным в НКТ и посаженным в него. Работа на скважине проводилась следующим образом: в колонну НКТ на проволоке были спущены спаренные манометры МГГ-2У. Нижний из них после посадки в суфлер фиксировал давление на приеме насоса, верхний — давление на выкиде насоса. На устье скважины был установлен образцовый манометр на 10 МПа. После записи Рвык1 и Рпр1 и замера Р на режиме Q1= 175 м3/сут закрыли манифольдную задвижку. Через 6 минут после ее закрытия наступила стабилизация устьевого давления Р а глубинные манометры зафиксировали давления Рвык2 и Рпр2 на режиме Q1= 0.

После завершения измерений открыли манифольдную задвижку, произвели подъем глубинных приборов и расшифровку бланков манометров. Результаты измерений представлены в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Результаты измерения давлений в скв. 342

С характеристики насоса ЭЦН5-130-600 имеем Н0 = 800 м. По выражению (6.19) рассчитываем давление на приеме при Q2 = 0:

Сравнение расчетного давления 5,29 МПа с замеренным 5,4 МПа дает ошибку 2 %, что допустимо. За время остановки скважины после закрытия манифольда (6 мин) давление на приеме выросло на 0,2 МПа, что составляет около 4 % от давления на приеме при стационарной работе установки с дебитом 175 м3/сут. Таким образом, предположение, что Рпр1≈Рпр2≈const не является недопустимым. В случае необходимости можно учесть изменение давления на приеме за счет притока из пласта после закрытия манифольда аналогично тому, как это делается при исследовании скважин на нестационарном режиме с учетом притока. Значительное количество исследований и расчетов по приведенной методике позволили оценить среднюю ошибку, которая не превышает 4 %.