«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Численные исследования работы ступеней электроприводных лопастных насосов на примере ступени с номинальной подачей 40 м3/сут

УДК: 622.276.53
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия

Ключевые слова: малогабаритная установка, ступень лопастного насоса, открытое центробежное колесо, осевая сила, численный эксперимент, "всплытие" рабочего колеса, направляющий аппарат

Аннотация:

В статье описаны численные исследования работы ступеней габарита 2А на примере открытых центробежных колес. Показано влияние зазора между направляющим аппаратом и рабочим колесом на КПД ступени. Численно рассчитаны значения осевой силы, воздействующей на рабочем колесе в зависимости от напора и подачи насоса. Получены характеристики открытой ступени габарита 2А в зависимости от частоты вращения приводного вала и от вязкости перекачиваемой среды. Проведено сравнение данных численного моделирования с результатами физических экспериментов, показавшее их удовлетворительное соответствие. Рассчитана осевая сила на рабочем колесе в функции от частоты вращения вала и вязкости перекачиваемой среды. Рабочие колеса открытого типа можно эксплуатировать для перекачивания продукции скважин, относящейся к категории повышенной вязкости (до 10 сП). Увеличение вязкости в диапазоне 1…10 сП ведет к разгрузке рабочего колеса от осевой силы, не приводя к его "всплытию" в области номинальных подач.

Список литературы:

1. Устинов В.В. Технологии добычи и исследования скважин с применением малогабаритного оборудования // Инженерная практика. – 2011. – № 4. – С. 40–45.
2. Пещеренко М.П., Пещеренко С.Н., Пошвин Е.В. Нефтяные ступени с открытыми рабочими колесами // Территория Нефтегаз. – 2013. – № 12. – С. 76–79.
3. Кульчицкий В.В., Щебетов В.А., Айгунян В.В. Бурение скважин малого диаметра для освоения баженовской свиты // Нефтяное хозяйство. – 2014. – № 9. – С. 88–89.
4. Малогабаритные установки ЭЦН. – URL: https://www.novometgroup.com/rus/products-and-services/artificial-lift/electrical-submersible-pumping-systems/slimline-esp
5. Малый габарит для большой добычи / Д.Н. Мартюшев, П.А. Харламов, С.Д. Слепченко, В.А. Невоструев // Нефть. Газ. Новации. – 2017. – № 3. – С. 62–66.
6. О возможности использования алюминиевых сплавов для изготовления ступеней ЭЦН / В.Н. Ивановский, А.В. Кузьмин, А.В. Матвеев [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 5. – С. 33–39.
7. Как работает открытая ступень / Ш.Р. Агеев, К.В. Савельев, А.М. Александров, Д.Ю. Мельников // Инженерная практика. – 2014. – № 2. – С. 20–23.
8. Ивановский А.В. Влияние некоторых геометрических параметров открытых рабочих колес на характеристики ступеней электроприводных лопастных насосов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2021. – № 5(125). – С. 24–28. – DOI: 10.33285/1999-6934-2021-5(125)-24-28
9. Ивановский А.В. Рабочие характеристики и предпочтительные области эксплуатации некоторых конструкций ступеней электроприводных лопастных насосов // Территория Нефтегаз. – 2022. – № 3-4. – С. 62–69.
10. Ивановский А.В., Ивановский В.Н. Методики определения КПД ступени электроприводных лопастных насосов при стендовых испытаниях // Территория Нефтегаз. – 2024. – № 7-8. – С. 42–49.
11. Ивановский А.В. Влияние геометрии проточной части осецентробежной ступени электроприводного лопастного насоса для добычи нефти на его характеристики: дис. … канд. техн. наук: 2.5.21. – М., 2024. – 250 с.
12. Продолжая разговор об открытых ступенях / Ш.Р. Агеев, К.В. Савельев, Д.Н. Мартюшев, В.Г. Островский // Инженерная практика. – 2015. – № 6-7. – С. 118–122.
13. Sobachkin A., Dumnov G. Numerical Basis of CAD-Embedded CFD // NAFEMS World Congress. – 2013. – URL: https://beacon-india.com/wp-content/uploads/2020/04/Numerical-Basis-of-CAD-Embedded-CFD.pdf
14. Technical Reference Solidworks Flow Simulation 2021. – URL: https://www.cati.com/wp-content/uploads/2021/04/swflow2021-technical-reference.pdf
15. FloEFDTM Technical Reference. – Software Version 17. – Mentor Graphics Corporation, 2018. – 165 p. – URL: https://www.smart-fem.de/media/floefd/TechnicalReferenceV17.pdf
16. Гинзбург И.П. Теория сопротивления и теплопередачи: учебное пособие. – Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1970. – 375 с.
17. 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. – DOI: 10.33285/1999-6934-2019-5(113)-16-19
18. Расхождение напорно-расходных характеристик при проведении компьютерных и натурных исследований и способ испытания экспериментальных образцов ступеней установок электроприводных лопастных насосов / Т.Р. Долов, В.В. Муленко, Е.И. Конюшков [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2023. – № 1(133). – С. 7–11. – DOI: 10.33285/1999-6934-2023-1(133)-7-11
19. Van Driest E.R. On Turbulent Flow Near a Wall // Journal of The Aeronautical Sciences. – 1956. – Vol. 23, Issue 11. – P. 1007–1011, 1036. – DOI: 10.2514/8.3713
20. Prototyping and Study of Mesh Turbomachinery Based on the Euler Turbine / Yu.A. Sazonov, M.A. Mokhov, I.V. Gryaznova [et al.] // Energies. – 2021. – Vol. 14, Issue 17. – P. 5292. – DOI: 10.3390/en14175292