Прогнозування режиму роботи багатоступеневого відцентрового насосу при реальних умовах експлуатації нафтогазових свердловин

Abstract

У реальних умовах експлуатації нафтогазових свердловин продукцією заглибних насосів є суміш пластової нафти, води та газу – газорідинна суміш. Проведено інформаційний огляд роботи заглибних відцентрових насосів на реальні умови експлуатації. Розглянута математична модель сумісної роботи пласта, свердловини та заглибного насоса. Для прогнозування режиму роботи насоса у нафтової свердловини були розглянуті наступні задачі: визначення фізичних характеристик газорідинної суміші при відповідних термодинамічних умовах; розподіл тиску по свердловині від вибою до гирла та й у насосно-компресорних трубах; визначення оптимальної глибини установки насоса з урахуванням вхідного об'ємного вмісту газу; перерахунок енергетичних характеристик електропровідного відцентрового насоса на пластові умови експлуатації; визначення режиму сумісної роботи свердловини та електропровідного відцентрового насоса за фактичними даними роботи свердловини. За допомогою інтегрованого середовища розробки вільного програмного забезпечення Lazarus створено автономні модулі з графічним інтерфейсом. Вихідні дані можна ввести вручну або імпортувати із зовнішнього текстового файлу. Результати розрахунків представлені у вигляді графіків, а також є можливість вивести в файли для подальшого їх аналізу. Проведено адаптацію програмних модулів для умов експлуатації свердловин НГВУ «Охтирканафтогаз». Проведена оцінка впливу глибини установки насоса на режим роботи насоса та його енергетичні параметри. У роботі удосконалена математична модель визначення енергетичних характеристик багатоступеневого відцентрового насосу. Рух нафтогазової суміші у багатоступеневому насосі характеризується безперервним зростанням тиску й температури, зміною дійсної об'ємної фази газу, в'язкості, щільності уздовж насоса. У зв'язку із цим, для розрахунків енергетичних характеристик багатоступеневого насоса необхідно дотримуватися перерахування гідродинамічних параметрів потоку кожної ступені вздовж насосу. Прийнято, що процес розчинення газу аналогічний процесу розгазування. Проведено дослідження трьох варіантів компоновки ступенів заглибного відцентрового насоса, що дозволило отримати підвищення енергетичних показників насоса.

In real conditions of operation of oil and gas wells, the products of submersible pumps are a mixture of reservoir oil, water and gas – gas-liquid mixture. An informational review of the operation of submersible centrifugal pumps for real operating conditions. The mathematical model of joint operation of the reservoir, well and submersible pump is considered. To predict the mode of operation of the pump in the oil well, the following tasks were considered: determination of the physical characteristics of the gas-liquid mixture under appropriate thermodynamic conditions; pressure distribution along the well from the bottom to the mouth and in the tubing; determination of the optimal installation depth of the pump taking into account the inlet volume content of gas; recalculation of energy characteristics of electrically conductive centrifugal pump on reservoir operating conditions; determination of the mode of joint operation of the well and electrically conductive centrifugal pump according to the actual data of the well operation. With the help of the integrated development environment of the free Lazarus software, autonomous modules with a graphical interface have been created. The output can be entered manually or imported from an external text file. The results of calculations are presented in the form of graphs, and it is also possible to output to files for further analysis. Adaptation of software modules for operating conditions of wells of NGVU "Okhtyrkanaftogaz" is carried out. The influence of the pump installation depth on the pump operation mode and its energy parameters was evaluated. The mathematical model of determination of energy characteristics of energy characteristics of multistage centrifugal pump is improved in the work. The movement of the oil and gas mixture in a multistage pump is characterized by a continuous increase in pressure and temperature, a change in the actual volumetric phase of the gas, viscosity, density along the pump. In this regard, to calculate the energy performance of a multistage pump, it is necessary to follow the enumeration of the hydrodynamic parameters of the flow of each stage along the pump. It is accepted that the process of gas dissolution is similar to the degassing process. A study of three variants of the layout of the stages of the submersible centrifugal pump, which allowed to obtain an increase in the energy performance of the pump.