Совершенствование проточной части диагональных ступеней с использованием мультифазных коэффициентов

Предложены уточненные коэффициенты и соотношения геометрических размеров, позволяющие разрабатывать осевые, диагональные и оседиагональные мультифазные высокоэффективные ступени с большим напором при работе на воде и газожидкостной смеси. Показано, что в состав формул для вычисления локального коэффициента статического напора, локальных мультифазных коэффициентов быстроходности и сепарации, используемых при расчете проточной части мультифазных ступеней, входят параметры, полученные при работе гидромашины на чистой рабочей жидкости без газа. На их основе построена методика расчета геометрических параметров проточной части мультифазной ступени и оценки ее эффективности при работе на мультифазной смеси с учетом конкретных физико-химических свойств. Приведены напорные характеристики новых диагональных ступеней в сравнении с таковыми типовых оседиагональных и осевых мультифазных ступеней при работе на воде и газожидкостной смеси. Предложена таблица с параметрами, определяющими работу мультифазных ступеней на газожидкостной смеси, которые можно использовать при разработке новых и оценке эффективности существующих конструкций. Показано, что по напору и эффективности разработанная диагональная ступень превосходит оседиагональные и осевые мультифазные ступени при работе на воде и газожидкостной смеси. Приведены примеры применения локального коэффициента статического напора и локального мультифазного коэффициента быстроходности для оценки работы мультифазных ступеней на газожидкостной смеси.
EDN: PGYCRC, https://elibrary/pgycrc

Литература

[1] Дроздов А.Н. Технология и техника добычи нефти погружными насосами в осложненных условиях. Москва, МАКС Пресс, 2008. 309 с.

[2] Деньгаев А.В. Повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами при откачке газожидкостных смесей. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. 212 с.

[3] Агеев Ш.Р., Григорян Е.Е., Макиенко Г.П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. Пермь, Пресс-Мастер, 2007. 645 с.

[4] Вахитова Р.И., Сарачева Д.А., Уразаков Д.Р. и др. Повышение эффективности работы погружных электроцентробежных установок при добыче нефти с высоким газосодержанием. Альметьевск, АГНИ, 2019. 104 с.

[5] Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. Москва, Нефть и газ, 2003. 816 с.

[6] Трулев А.В., Логинов В.Ф., Горбунов С.И. и др. Разработка и опытно-промышленное внедрение погружных УЭЦН концептуально новой конструкции для эксплуатации малодебитных скважин с высоким содержанием свободного газа и механических примесей. В: Сборник работ лауреатов Международного конкурса научно-технических и инновационных разработок, направленных на развитие топливно-энергетической и добывающей отрасли. Москва, Формат, 2019, с. 307–310.

[7] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Шмидт Е.М. Особенности стендовых испытаний газосепараторов установок погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Нефть. Газ. Новации, 2020, № 7, с. 62–69.

[8] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Ломакин В.О. Концептуальные особенности методики стендовых испытаний газосепараторов установок погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Насосы. Турбины. Системы, 2020, № 2, с. 11–27.

[9] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Ломакин В.О. и др. Проблемы разработки месторождений тяжелых нефтей со сложными геологическими условиями и пути их решения. Нефть. Газ. Новации, 2020, № 2, с. 55–60.

[10] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Ломакин В.О. и др. Совершенствование проточной части мультифазных ступеней с использованием мультифазного коэффициента относительной скорости движения дискретных частиц. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2023, № 9, с. 72–87, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2023-9-72-87

[11] Мусинский А.Н. Разработка и исследование вихревых газосепараторов для высокодебитных скважин. Дисс. … канд. тех. наук. Пермь, ПНИПУ, 2021. 172 с.

[12] Ломакин В.О., Петров А.И., Кулешова М.С. Исследование двухфазного течения в осецентробежном колесе методами гидродинамического моделирования. Наука и образование: научное издание, 2014, № 9. EDN: TDPOJT

[13] Trulev A., Verbitsky V., Timushev S. et al. Electrical submersible centrifugal pump units of the new generation for the operation of marginal and inactive wells with a high content of free gas and mechanical impurities. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2019, vol. 492, art. 012041, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/492/1/012041

[14] Trulev A., Timushev S., Lomakin V. Conceptual features of improving the flow-through parts of gas separators of submersible electric pumps systems for the production of formation fluid in order to improve the separating properties, energy efficiency and reliability. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 779, art. 012036, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/779/1/012036

[15] Trulev A., Kayuda M., Timushev S. et al. Conceptual features for improving the flow part of the multiphase stages of ESP submersible plants for small and medium feeds for extracting stratal liquid with a high free gas content. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 779, art. 012042, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/779/1/012042

[16] Cheremushkin V., Lomakin V., Kalin N. et al. Development and research of a borehole centrifugal pump stage. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 779, art. 012055, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/779/1/012055

[17] Ляпков П.Д. Движение сферической частицы относительно жидкости в межлопаточном канале рабочего колеса центробежного насоса. Труды МИНХ и ГП, 1977, № 129, с. 3–36.

[18] Соу С. Гидродинамика многофазных систем. Москва, Мир, 1971. 536 с.

[19] Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидравлика газожидкостных систем. Москва-Ленинград, Госэнергоиздат, 1958. 232 с.

[20] Подвидз Л.Г., ред. Методическое пособие по расчету шнеко-центробежной ступени насоса. Москва, Изд-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 1975. 64 с.

[21] Lomakin V.O., Kuleshova M.S., Bozh’eva S.M. Numerical modeling of liquid flow in a pump station. Power Technol. Eng., 2016, vol. 49, no. 5, pp. 324–327, doi: https://doi.org/10.1007/s10749-016-0623-9

[22] Lomakin V.O., Kuleshova M.S., Kraeva E.A. Fluid flow in the throttle channel in the presence of cavitation. Procedia Eng., 2015, vol. 106, pp. 27–35, doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.06.005

[23] Gouskov A.M., Lomakin V.O., Banin E.P. et al. Minimization of hemolysis and improvement of the hydrodynamic efficiency of a circulatory support pump by optimizing the pump flowpath. Biomed. Eng., 2017, vol. 51, pp. 229–233, doi: https://doi.org/10.1007/s10527-017-9720-9

[24] Zharkovskii A., Svoboda D., Borshchev I. et al. Axial-flow pump with enhanced cavitation erosion resistance. Energies, 2023, vol. 16, no. 3, art. 1344, doi: https://doi.org/10.3390/en16031344

[25] Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. Москва, Машгиз, 1960. 683 с.

[26] Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф. Высокооборотные лопаточные насосы. Москва, Машиностроение, 1975. 336 с.