Приемы насосов

1. Приемы насосов

Прием – это то место, в котором жидкость
проникает в УЭЦН

2. Приемы насосов

Существует три типа приемных секций:
Стандартный или сменный прием
Интегральный
Изготовлен как часть насоса
Газосепараторы

3. Приемы насосов

Стандартные,
сменные и
интегральные приемы
не отделяют газ.
Некоторое отделение
может произойти, но
это будут только
естественное
отделение из-за того
процента газа,
который не вошел в
прием вместе с
остальной жидкостью.
Интегральный
прием
Сменный прием

4.

Стандартные
приемы
Приемы насоса могут быть
конфигурации ARZ, что
более предпочтительно, или
стандартные.
В приемах ARZ
используются циркониевые
подшипники для лучшей
защиты от воздействия
абразивов и поперечной
вибрации. Это особенно
важно около уплотнителя

5.

Приемы насосов ARZ
Инженеры компании REDA рекомендуют
использование только приемов типа ARZ, так
как надежность этой части насоса (особенно
протектора) будет значительно увеличена
большим сроком службы циркониевых
подшипников.
Приемы насоса ARZ присутствуют в сериях 338,
387, 400, 540, 562, и 675.

6. Приемы насосов

Приемы насосов существуют в различных
комбинациях: сталь с повышенным
содержанием углерода, легированная сталь
Reda, монелевые и инконелевые валы, ARZ,
ARZ-SS и ARZ-ZS пары подшипников для всех
серий насосов.

7. Static Gas Separators

Сначала проекты газосепараторов
основывались на увеличенном отделении
газа, заставляя жидкость циркулировать в
скважине. Отсюда и название этого типа
газосепаратора – газосепаратор обратного
потока.
Так как такой тип газосепаратора не совершает
никакой реальной «работы» с жидкостью, его
также называют «статическим»
газосепаратором.

8.

Газосепаратор обратного потока
(статический)
Когда жидкость входит в
газосепаратор, она
вынуждается сменить
направление. Некоторые
пузырьки газа продолжают
подниматься вместо того,
чтобы повернуть, или
поднимаются внутри
газосепаратора, покидают
обшивку и продолжают
подниматься.

9.

Прием/газосепаратор
Статический/обратного потока
газосепаратор
• Жидкость идет вниз по щиту
примерно под углом 60°
• Жидкость будет повернута и
захвачена насосом к заборной
крыльчатке
• Эффективен для отделения до
20% объема газа,
содержащегося в производимой
жидкости

10.

REDA 65 GS
Газосепаратор

11.

Reverse Flow Type Gas Separator
Отверстия,
просверленные под углом
Отверстия,
просверленные
под углом
Статический
Статический
газосепаратор тип 65
газосепаратор тип RF

12.

Прием насоса REDA для
избежания попадания газа
для отклоненных скважин

13.

Прием насоса REDA для
избежания попадания газа
для отклоненных скважин

14.

Прием насоса REDA для избежания попадания газа

15. Динамические газосепараторы

Динамика определяется в словаре как
“Движение, производящее силу”
Что подразумевает, что этот тип
газосепаратора использует силу

16.

Dynamic Gas Separators
Динамические газосепараторы передают энергию
жидкости для того, чтобы отделить то нее газ.
Самый первый газосепаратор назывался KGS
(сокращенно от Кинетического газосепаратора или
газосепаратора Кулибина). В этом проекте
используется устройство для подачи жидкости под
давлением и центрифуга для разделения газа и
жидкости.
Этот проект можно также назвать центробежным
ротарным газосепаратором.

17.

В скважинах с высоким газовым фактором ротарный газосепаратор REDA удаляет
свободный газ из производимой дидкости. Выпуская этот газ в кольцо, сепаратор
препятствует циркуляции, остановке из-за скопления газа и кавитации, результатом
чего является стабильная нагрузка двигателя и долгий срок службы.
Ротарный сепаратор использует центробежную силу для отделения свободного газа.
Смесь жидкости и газа проходит в прием насоса и передвигается к шнековому
индуктору.
Здесь давление жидкости возрастает и она переходит в центрифугу, где и происходит
сепарация. Жидкость выбрасывается из сепаратора на первую ступень насоса. Более
легкий газ поднимается через разделитель потока и выпускается через кольцо.
Для скважин с меньшим содержанием газа возможно использовать газосепаратор
обратного потока или стандартный прием.
Inducer

18.

Динамические газосепараторы
Динамические газосепараторы прошли процесс
эволюции в фирме REDA и были разработаны новые
более усовершенствованные модели.
Первый динамический газосепаратор REDA KGS был
представлен в 1982 и до настоящего времени
претерпел множество модернизаций.

19.

Динамические
газосепараторы
Проект роторного газосепаратора имеет такой
же принцип действия, как и центробежный. У
первой модели были «лопасти» центрифуги,
совершающие 3500 оборотов в минуту, и
считалось, что это способствовало
прохождению тяжелой жидкости наружу, через
переход, а затем вверх по насосу, в то время
как легкая жидкость (газ) собирается в центре и
выходит наружу через переход, затем через
разгрузочные отверстия обратно в скважину.

20.

Прием/газосепаратор
Ротарный газосепаратор
Жидкость входит через щит
в индуктор
Индуктор центрифугирует
жидкость
Тяжелая жидкость
отбрасывается к обшивке, а
легкий газ собирается вокруг
вала
Жидкость направляется в
насос, а газ – обратно в
кольцо
Эффективность сепарции газа
- до 60% от его общего объема

21.

Динамические газосепараторы
Технологии динамических газосепараторов KGS и
RS большим шагом по направлению к улучшению
эффективности газосепараторов, но у них есть
ограничения.
По причине большой массы газосепаратора,
расположенного на длинном неподдерживаемом
вале, часто происходили поломки подшипников.

22.

Динамические газосепараторы
Некоторые поломки подшипников происходили
просто по той причине, что газ не является
смазочным материалом. Циркониевые подшипники
здесь принесли пользу.
Некоторые поломки можно было приписать прямо
абразивам. Также циркониевые подшипники
увеличили срок службы первых газосепараторов.

23.

Динамические газосепараторы
Инженеры опередили, что данный проект не был
достаточно надежным и требовал доработки.
Проблема состояла в большой длине неподдерживаемого
вала в области вращающейся массы с очень большой
инерцией, которая может быть радиально неустойчива в
самом механизме или во время его работы, так как он
наполнен неоднородной жидкостью с различными
относительными плотностями ее составляющих или в
комбинации всех трех факторов.

24.

Динамические газосепараторы
*RS-ES
Следующий шаг в эволюции динамического
газосепаратора существенно снизил массу
вращающегося элемента и уменьшил росстояние
между радиальными подшипниками. Результат:
сепаратор *RS-ES.
Удаленная
масса
Подшипник
ARZ
L1
Удаленная
масса
L2
Подшипник
ARZ
Подшипник
ARZ

25.

Динамические газосепараторы
*RS-ES
Большие вертикальные лопасти в старых моделях
газосепараторов KGS/*RS на самом деле
перемешивают уже разделенную жидкость. Это
требует дополнительных энергозатрат и снижает
эффективность сепарации.
С технической точки зрения модель *RS-ES
сделала ненужной существование сепараторов *RS.

26.

Динамические газосепараторы
*RS-ES
Улучшенная стабильность ротарного сепаратора
*RS-ES в настоящее время присутствует в
конструкции с применением сплава Redalloy в
насосах серии 387, 400 и 540 и является
стандартной для большинства применений, в
которых невозможно использование вихревых
газосепараторов.

27.

Динамический вихревой
газосепаратор
Самый последний и самый современный
динамический газосепаратор, выпущенный
фирмой Reda – это вихревой
газосепаратор VGSA, в насосах серий 400
и 538.
Этот динамический сепаратор прошел
несколько лет тестирования и
модернизации, что способствовало
улучшенной эффективности и надежности.

28. Динамический вихревой газосепаратор

S20-90
Отделяет фазы газа и
DIFFUSE жидкости. Превращает
скорость в давление выше
R BYатмосферного.
PASS
Передает скорость смеси.
PICKUP Начинает процесс
IMPELLER
сепарации (Vortex).

29.

Динамический вихревой
газосепаратор S20-90
- Системы подшипников Reda
ARZ
Система подачи
жидкости под давлением

30. Динамический вихревой газосепаратор S20-90

Динамический
вихревой
газосепаратор
Разгрузочный
переход
Множественные
вихревые
генераторы
Множественные
подшипники ARZ,
пропускающие жидкость
Индукторы
осевого потока

31.

Вихревые газосепараторы
Вихревой газосепаратор в настоящее
время имеется в насосах серий 400 и
538, VGSA D20-60 в 400 и VGSA S20-90
и S70-150 модели в 538.
VGSA включает соедующие признаки в
своей стандартной комплектации:
Сплав Редалой
Вал из высокопрочного металла
ARZ
Отделка из монеля

32.

Вихревые газосепараторы
Тесты, проведенные в университете города Талса показали,
что естественная сепарация газа может составлять до 60 %, а
при помощи ротарного газосепаратора REDA сепарация
повышается до 99 %.
Эти тесты также указали на то, что все типы газосепараторов
действительно имеют одни диапозоны потока при их
эффективности и другие в тех случаех, когда они не
эффективны. Результаты тестов совпадали с
рекомендациями компании REDA.

33.

Динамические газосепараторы
Общий объем жидкости (нефть+вода+газ)
должен быть в рамках рабочего диапозона
подобранного для данного применения
газосепаратора.

34.

Эффективность газосепараторов
Когда мы говорим о рабочих характеристиках
газосепаратора, нас в первую очередь
интересует то, насколько эффективно они
справляются с газом.
Отделенный газ
Эффективность сепарации =
Газ в наличии

35.

Эффективность газосепараторов
О рабочих характеристиках газосепараторов
можно также говорить в рамках «процента
всосанного газа» (GIP).
Этот GIP просто обозначает эффективность
сепарации.
GIP определяет количество присутствующего
свободного газа на приеме, который пройдет в
насос. Обычно это количество включает также
естественную сепарацию.

36.

Эффективность газосепараторов
Эффективность сепарации нелегко предугадать
по причине наличия большого количества
переменных величин.
Только естественная сепарация может
варьироваться от 5 % до 70 %, в зависимости
от состава жидкости, ее скорости, структуры
потока, размера оборудования и т.д.

37.

Некоторые факторы, влияющие на
естественную и механическую сепарацию.
Компоненты
углеводорода
Размер обсадной
колонны и
оборудования
% свободного газа от
объема на приеме
Давление и
температура на приеме
насоса
Газожидкостный
фактор
Давление насыщения и
т.д.
Размер добычи
Конструкция
мезанического
сепаратора
Непроходимость
оборудования (Y-Tool)
частота
Затрубное давление
Конфигурация ствола
скважины

38.

Эффективность газосепараторов
Обычно при оценке эффективности мы
используем произвольное решение, основанное
на опыте:
Тип сепаратора
Стандартный прием
Эффективность
сепарации
0 - 20 %
Статический (обратного 25 - 50 %
потока)
Динамический
80 - 95 %
(ротарный)
газосепаратор
Процент
всосанного
газа
80 - 100 %
50 - 75 %
5 - 20 %

39.

Эффективность газосепаратора VGSA S20-90
серии 538
% Free Gas by Volume Before
Any Separation
VGSA S20-90 Performance Curves for % Free Gas by
Volume After Total Separation
100
80
5%
60
10%
15%
40
20%
20
0
0
2000
4000
6000
Liquid Flow Rate (BPD)
8000
10000

40.

Эффективность газосепаратора VGSA S70-150
серии 538
VGSA S70-150 Performance Curve for % Free Gas by
Volume After Total Separation
% Free Gas by Volume
Before Any Separation
100
80
5%
10%
60
15%
40
20%
20
0
0
5000
10000
Liquid Flow Rate (BPD)
15000

41.

% Free Gas by Volume Before Any
Separation
Comparision at 15 % Free Gas by Volume After
Total Separation
100
80
60
VGSA S70-150
VGSA S20-90
40
OLD TECH
20
0
0
3000
6000
9000
Liquid FLow Rate (BPD)
12000
15000

42.

Эффективность газосепаратора VGSA D20-60 серии 400 в % свободного газа
от объема при проходе через насос после полной сепарации.
100
% FREE GAS BY VOLUME BEFORE *
ANY SEPARATION
90
80
5% in to
pump
70
10% in to
pump
60
15% in to
pump
50
20% in to
pump
40
20%
30
15%
20
10%
5%
10
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
LIQUID FLOW RATE AT INTAKE (BPD)
5000
5500
6000
6500

43.

Применение динамических
газосепараторов
С технической точки зрания, CRS-ES и DRS-ES
сделали излишними CRS и DRS.
VGSA D20-60 может принести выгоду более 1000
b/сут. Как указано на графике, производительность
более 5500 b/сут. – это не очень хорошо.
В применениях 7" и больше, VGSA S20-90 или VGSA
S70-150 должны использоваться вместо GRS-ES
серии 540 и устаревшие модели KGS и GRS,
особенно в применениях с большим количеством
абразивив.
Лабораторные тестирования VGSA S20-90
предполагают эффективность около 100% в более

44.

Применение динамических
газосепараторов
Модели вихревого газосепаратора VGSA S20-90 и
VGSA 70-150 в настоящее время используются только
в серии 538 и модель VGSA D20-60 в серии 400.
Стандартная конструкция включает:
Сплав Редалой
Вал из высокопрочного металла 1.187" серии 538
и вал из сплава инконель 875” для серии 400.
ARZ
Отделка монелем.

45.

Применение динамических
газосепараторов
Общий объем жидкости (нефть, вода и газ)
должен быть в рамках разрешенного рабочего
диапозона газосепаратора, выбранного для
данного применения.

46.

Разрешенные диапозоны притока (в b/сут общей
жидкости при 60 Гц)
MAX. RATE
(EFFECTIVE)
338 Series
ARS (338 Series) 2440 BPD
TYPE
65GS
RF
DRS, DRS-ES
VGSA D20-60
400 Series
1750 BPD
2500 BPD
MINIMUM
MAX. RATE
(PERMISSIBLE) RATE
250 BPD
4300 BPD
6000 BPD
4000 BPD
5500 BPD
NA
NA
500 BPD
NA
513 / 538 Series
74GS
RF
GRS, GRS-ES
3600 BPD
4800 BPD
7000 BPD
VGSA S20-90
VGSA S70-150
9000 BPD
15000 BPD
9000 BPD
12000 BPD
NA
NA
1000 BPD
NA
NA

47.

Применение динамических
газосепараторов
Очень редко можно что-то получить, ничего за
это не отдав.
Это также является правдой и для
газосепараторов.
Ротарные газосепараторы потребляют
энергию, но они также совершают работу.
Нужно рассматривать требования по
мощности (ЛС) для работы газосепаратора
при выборе двигателя УЭЦН.

48.

Применение динамических
газосепараторов
ротарный сепаратор
серия 338, ARS
требуемая мощность
(ЛС) при 60 Гц
1.75 ЛС
Серия 400, DRS
1.25 ЛС
Серия 400, VGSA D20-60 3.0 ЛС
Серия 540, GRS
7.00 ЛС
Серия 538
VGSA S20-90
VGSA S70-150
6.0 ЛС
14.0 ЛС

49.

Когда использовать газосепаратор или
REDA AGH
% свободного
газа от объема
на входе в20-25
насос
газ
X 100
15
VAPOR+LIQUID
10
400
540
Серия насоса
больше