Типы насосов для перекачки нефтепродуктов

Насосы для нефти: особенности и применение

Насосы для нефти применяются не только на специальных предприятиях и источниках. Их задействуют на АЗС, в строительных фирмах, химических заводах и прочих местах, где перекачиваются:

Области применения

• Специальные предприятия
• АЗС
• Строительные фирмы
• Химические заводы

Преимущества насосов

• Решение масштабных задач даже в сложных условиях
• Работа с взрывоопасными и воспламеняющимися жидкостями
• Многогранное применение

Механизм работы и применение насосов

Рабочий отсек

Первая – рабочий отсек. Есть объёмные и динамические вариации. Объём рабочих сред стабилен, и образуется мощный напор. Их сфера применения: предприятия, на которых перекачивается вязкая и плотная нефть с обилием абразивных компонентов.

Вид передачи энергии

Во вторых установках нет изменения объёма. И движение жидкости вызывает газ, водный поток или лопасти. Функции: откачка и перевод нефти с малой вязкостью, промывание скважин.

Приводной двигатель

Энергию направляет приводной двигатель, а получает глубинный насос. Деление насосов по виду передачи энергии таково:

1. Пневматический насос
2. Гидравлический насос
3. Механический насос

Ссылка на научную статью

В статье Увеличение производительности скважины методом эйрлифта исследуется метод увеличения производительности водозаборной скважины с использованием технологии эйрлифта. Метод основан на принципе гидравлической подъемной силы и позволяет эффективно повысить эффективность добычи жидкости из скважины. Результаты экспериментов, проведенных на модельной скважине, подтверждают эффективность данного метода.

Источник: Увеличение производительности скважины методом эйрлифта (дата обращения: 11.03.2024)

Увеличение производительности водозаборной скважины с использованием эйрлифта

Эта научная статья исследует метод увеличения производительности водозаборной скважины с использованием технологии эйрлифта. Эйрлифт – это устройство, основанное на принципе гидравлической подъемной силы, которое эффективно повышает эффективность извлечения жидкости из скважины. В статье представлены результаты экспериментов, проведенных на модельной скважине, а также расчеты и графические материалы, подтверждающие эффективность метода эйрлифта для увеличения производительности водозаборных скважин.

Ключевые слова

эйрлифт, производительность, водозаборная скважина, гидравлическая подъемная сила, эксперимент, расчеты.

Разновидность устройства по подъему воды из скважины за счет насыщения жидкости воздухом называется эйрлифтом. Насыщение жидкости воздухом снижает его удельный вес, что облегчает продвижение жидкости в вертикальном направлении. Такой поток также увлекает различные взвеси.

Принцип работы

Схема устройства следующая: в скважину подается сжатый воздух, который насыщает воду в виде пузырьков. Это уменьшает вес жидкости и увеличивает ее объем, что позволяет транспортировать ее вверх. Эффективность работы эйрлифта зависит от давления и количества поступающего воздуха.

Максимальная эффективность

Максимальную эффективность гидросхемы можно достичь при достижении баланса между жидкой и газовой составляющими, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия (КПДmax). Дальнейшее повышение аэризации жидкости неэффективно.

Материалы и методы

В экспериментальном исследовании была создана модельная скважина с использованием стандартных компонентов и оборудования. Эйрлифт устанавливался внутри скважины для тестирования его эффективности в увеличении производительности. Проводились измерения дебита жидкости, давления и других параметров при различных условиях эксплуатации скважины.

Параметры

Для успешной работы эйрлифта необходимо определить следующие параметры:

• Статистический уровень Н1 и H: указывают глубину верхней водной границы и глубину до воды после запуска системы.
• Глубина погружения трубы в воду: рассчитывается как H+h, где h – глубина погружения воды в трубу.

Размеры элементов

Также нужно учитывать размеры элементов конструкции:

• Диаметр обсадной скважины (Дс)
• Диаметр водоподъемной трубы (Дж)
• Диаметр воздуховода (Дв)

Таблица 1: Влияние размеров элементов конструкции на объем воды

Зависимость производительности скважины от размеров элементов конструкции

1. Дс = 100 мм; Дж = 40 мм; Дв = 12 мм

2. Дс = 100 мм; Дж = 50 мм; Дв = 20 мм

3. Дс = 200 мм; Дж = 85-90 мм; Дв = 30 мм

4. Дс = 250 мм; Дж = 120-126 мм; Дв = 40-50 мм

Статический уровень Н1 соответствует давлению в начале работы компрессора и может быть снижена до динамического уровня Н. Уровень Н ниже уровня Н1

Согласно закону сообщающихся сосудов, глубина погружения Нп будет уравновешиваться со столбом смеси в трубе, который более легок. В этом случае глубину погружения можно подобрать так, чтобы она превышала необходимую высоту столба смеси Нп = Н.

Схема модельной скважины с использованием стандартных компонентов

Если жидкость перемещается при помощи воздуха, то такой подъемник носит название эйрлифт. Если при помощи технического газа – то название меняется на газлифт.

Укажем ρ, как плотность жидкости, а плотность смешанной составляющей (жидкость + газ или воздух), как ρсм. Формула, приведенная ниже, отражает условие равновесия жидкости, которая окружает трубу 1, ниже уровня А и смеси в трубе:

ρ · Нп = ρсм · (Н + Нп)

тогда как формула:

отражает высоту подачи жидкости эрлифтом.

График зависимости плотности жидкости от высоты водного столба

При графическом рассмотрении уравнения можно увидеть следующее. Если Нп = const, то приближение ρсм к нулю вызывает стремление подачи к бесконечности.

Эйрлифт функционирует, затрачивая энергию на передвижение жидкости на разные уровни. Также энергия тратится на преодоление сопротивления при перемещении и придание жидкости кинетической энергии.

Снижение плотности смеси, а именно, до критического состояния (ρсм)кр и ниже приведет к уменьшению высоты подъема, так как гидравлические сопротивления будут быстро расти. График на рисунке 4 пунктирной линией показывает действительную зависимость высоты подъема от плотности смеси. От значения(ρсм)кр он резко отдаляется от расчетной.

Глубина погружения выражается в процентах полной высоты трубы эрлифта

Следующая формула выражает абсолютную глубину погружения:

Если эйрлифт подает жидкость с плотностью ρ (кг/м3) на высоту Н (м) в количестве Q (м3/с), то полезная мощность, развиваемая им равна Дж/с:*

Nп = ρ · Q · g · H

Зависимость количества воздуха от объема подачи воздуха для расчета КПД эйрлифта

Диаграмма V-Q отражает работу эйрлифта. Если нагнетать в камеры эйрлифта незначительное количество воздуха, то подача отсутствует, так как ρсм имеет низкое значение.

Рисунок 3 показывает, что если увеличивать подачу воздуха V1, можно увидеть поднятие столба смеси до верхнего выходного окончания трубы. Последующее увеличение V эйрлифта способствует подаче. Можно наблюдать перманентное повышение подачи до момента, когда количество подаваемого воздуха станет равным V2.

При этом Q = Qмакс.

Повышение производительности скважин с помощью эйрлифта

Последующее повышение V будет способствовать уменьшению подачи эйрлифта. Гидравлическое сопротивление трубы эйрлифта и повышение содержания воздуха в смеси объясняют это явление.

Изменение коэффициента полезного действия

Процесс изменения V сопровождает изменение коэффициента полезного действия эйрлифта η. Его значение становится максимальным раньше, чем значение Q достигнет своей наивысшей точки.

Рисунок 5. Технологическая схема разработанного проекта повышения производительности скважины с помощью эйрлифта

Рисунок 6. Зависимость производительности скважины от давления сжатого воздуха

Результаты экспериментального исследования показали, что применение эйлифта может значительно увеличить производительность водозаборной скважины. Графики зависимости дебита жидкости от времени показывают, что при использовании эйлифта дебит значительно выше по сравнению с обычной работой скважины. Расчеты также подтверждают, что эйлифт обеспечивает значительное увеличение производительности и экономическую эффективность добычи воды.

Увеличение производительности скважины

График увеличения производительности скважины с учетом давления воздуха на забой скважины может быть сложным и зависит от множества факторов, таких как геологические условия, характеристики скважины, состав пластовой жидкости и другие параметры (см. Рисунок 4).

Важность давления воздуха на забое

При бурении и эксплуатации скважины, давление воздуха на забое играет важную роль в процессе добычи. Увеличение давления воздуха на забое может привести к следующим эффектам:

• Увеличению производительности скважины
• Экономической эффективности добычи воды

Важно отметить, что эффекты повышения давления воздуха на забое могут иметь пределы, связанные с физическими свойствами пласта и скважины. Поэтому оптимальное давление воздуха на забое должно определяться на основе специфических условий каждой скважины.

Перспективы метода эйрлифта

Метод эйрлифта представляет собой перспективную технологию для увеличения производительности водозаборных скважин. Экспериментальные исследования и расчеты показали его эффективность в повышении дебита жидкости из скважины. Дальнейшие исследования и оптимизация метода могут привести к еще более значительному увеличению производительности скважин и повышению доступности пресной воды для населения и промышленности.

Версии для нефти и нефтяной продукции

Здесь определяющие факторы: перекачиваемая среда, условия работы, специфики скважины, и виды насосов следующие:

1. Шестерённые: объёмно-ротационные механизмы для перекачки нефти высокой вязкости и имеющей абразивные элементы. Могут работать при значительных температурах.

   Ключевые составляющие: корпус и пара шестерён: управляемая и ведущая.

   Жидкая среда перекачивается в варьирующемся пространстве. Когда вращается рабочая система, на входной зоне падает напор, и жидкость оказывается в отсеке между шестернями, а затем сдвигается по вектору нагнетания и выходит наружу.

   Конструкция оборудования проста, надёжна и нуждается в минимальном сервисе. Агрегаты компактны и оптимальны для работы в сжатом пространстве.

2-й. Центробежные. По конструкции схожи с промышленными аналогами, откачивающими воду.

Функции: добыча и транспортировка значительных массивов нефти с малой вязкостью с крупных источников, где не требуется устраивать большое давление.

По задачам центробежные насосы для перекачки нефти имеют такие вариации:

Версии Применение Пределы температур (°C)

С двумя опорами (НД) Перекачка углеводородов От — 50 до +450

Консольные (НК) Откачка светлой нефтяной продукции До +200.

Полупогружные (НВ) Откачка водных и нефтяных смесей До +80

3-й. Винтовые. Это роторно-зубчатые объёмные устройства. У них меньшее количество зубцов и больший угол их наклона.

Назначение: работа с вязкой нефтью, изобилующей твёрдыми примесями.

Алгоритм работы: жидкость перемещается от двух точек, первая – канал всасывания, вторая – полость нагнетания в изолированных отсеках.

Область использования: скважины с искривлениями и наклонами.

4-й. Гидропоршневые. Ключевые детали:

Механика: к глубинному насосу следует импульс от потока функциональной жидкости, выходящей с нефтью на поверхность.

Зоны применения: скважины глубиной до 4,5 км. Оборудованием откачивают пластовую жидкость без примесей.

5-й. Диафрагменные. Объёмные машины, добывающие нефть из истощённых источников глубиной до 2 км.

Оборудование работает со смесями любой вязкости. Его конструкция имеют мощную герметичность.

Диафрагма отделяет составляющие внутри аппарата от перекачиваемого состава. И в цилиндр не проникают свободные газы.

6-й. Пластинчатые. Объёмно-роторные механизмы с плоскими пластинами.

Крутится ротор, увеличивается объём рабочего отсека. Снижается давление. И сюда поступает жидкость. Потом камера переходит в сектор нагнетания, её объём падает, и жидкая среда выталкивается в напорную трубу.

Зоны использования: скважины с массивной вязкой нефтью, перекачка летучих смесей с органической основой.

7-й. Струйные. Динамические гидроприводные системы. Основными элементами являются:

Суть работы: перекачиваемая жидкость перемещается благодаря импульсу от потока среды, которую подаёт поверхностная силовая система.

Область использования: скважины, где нефть содержит много газов и абразивов.

8-й. Газлифт и эрлифт. Это вариации струйной системы, только здесь нет жидкости, есть технический газ или сжатый воздух.

Принципы действия: в пространство, отделяющее стенки скважины от колонны выталкивается газ в сжатом формате. С ним ассимилируется жидкость, и её плотность снижается, становится меньше среды, идущей из пласта.

Когда газ подаётся без пауз, смесь выходит до устья и оказывается снаружи.

Условия работы: любые грязные жидкости.

9-й. Штанговые. Объёмные системы, самые распространённые в нефтедобывающей отрасли.

Функции: добыча нефти с глубин до 6 км, её перекачка даже среди льдов, свайная разработка источников.

10-й. Магистральные. Гидравлические центробежные технологии. Их основная составляющая – колесо, вращающееся в корпусе. В нём подаётся и отводится жидкость.

Всасывающие и нагнетающие секторы разделены щелевыми уплотнителями. Вал изолируется торцевыми уплотнениями.

Назначение: транспортировка нефти по трубопроводам, в которых температура находится в диапазоне от -5 до 80°C

11-й. Мультфазные. Перемещают по магистралям неочищенную нефть сразу на предприятия для переработки.

Отличаются мощным всасыванием, выкачивают нефть из огромных резервуаров, только для этого ставится специальный трубопровод на глубине до 8-9 м.