В настоящее время сохраняется тенденция потребности нефтедобывающих компаний в оборудовании, которое при различных показателях дебита имеет достаточный напор и высокий коэффициент полезного действия для того, чтобы извлечь флюид на поверхность с меньшими энергозатратами. Цели работы заключались в выявлении области применения центробежно-вихревой ступени электроприводного лопастного насоса в нефтегазовой отрасли и подробном анализе этого вида оборудования. Проведены как многочисленные стендовые испытания лопастных насосов с центробежно-вихревыми ступенями различных заводов изготовителей, так и более глубокое изучение рабочего процесса центробежно-вихревых ступеней скважинных насосов с получением энергетических характеристик данных ступеней при помощи численных экспериментов. Для проведения расчетного исследования использован программный пакет вычислительной гидродинамики SolidWorks FlowSimulation. Для центробежно-вихревой ступени одного из российских производителей определена зависимость осевой силы рабочего колеса от подачи, вязкости и плотности жидкости. Полученная зависимость позволяет определять режим начала «всплытия» рабочего колеса. Выявлена особенность рабочих колес с вихревым венцом, которая заключается в том, что величина осевой силы, действующей на рабочее колесо при режимах, близких по подаче к оптимальному, существенно меньше, чем у колес без вихревого венца. Установлено, что увеличение вязкости перекачиваемой жидкости приводит к смещению осевой силы, действующей на рабочее колесо с вихревым венцом в сторону меньших подач. В связи с этим всплытие колес происходит при существенно меньшей подаче по сравнению с режимом работы при перекачивании воды, что отрицательно влияет на ресурс насосной установки при работе в скважинных условиях.
Список литературы
1. Высоконадежные центробежные установки для добычи нефти в осложненных условиях / Ш.Р. Агеев, П. Куприн, М. Мельников [и др.] // Бурение и нефть. – 2006. – № 4. – С. 30–33.
2. Агеев Ш.Р., Дружинин Е.Ю., Крючкова М.Д. Концепция применения высокооборотных установок электролопастных насосов для добычи нефти // Бурение и нефть. – 2018. – № 5. – С. 54–59.
3. Надежные центробежные установки с малой подачей для добычи нефти в осложненных условиях/ Ш.Р.Агеев., П.Б.Куприн, В.Н. Маслов [и др.]. – М.: ОКБ. КОННАС, – 2005. – 98 с.
4. Погружные УЭЦН с широкими каналами в проточной части для добычи пластовой жидкости из малодебитных скважин с высоким содержанием механических примесей/ А.В. Трулев, А.А. Сабиров, С.В. Сибирев [и др.] // Инженерная практика. – 2017. – №1–2. – С. 60–63.
5. Долов Т.Р., Донской Ю.А. Влияние качества изготовления ступеней электроцентробежных насосов на их энергетические характеристики // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2019. – № 5 (113). С. 16–19.
6. К вопросу о зависимости характеристик ступеней лопастных насосов от условий испытаний / Т.Р. Долов, Ю.А. Донской, А.В. Ивановский [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2020. – № 2 (116). – С. 23–26.
7. Guzovic Z., Predin A. Performances and Flow Analysis in the Centrifugal Vortex Pump // Journal of Fluids Engineering. – 2014. – V. 135. – P. 117–125.
8. Mihalić T., Guzović Z., Predin A. CFD flow analysis in the centrifugal vortex pump // International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow. – 2014. – V. 24. – No. 3. – P. 545–562.
