подачи. Устройства Gas Master имеют в своем составе до 40 ступе ней и предназначены для работы при газосодержании до 33%.
5.1.3. Повышение эффективности использования газосепараторов и диспергаторов
При добыче нефти и особенно при интенсификации добычи возникает проблема откачки из скважин газожидкостной смеси с повышенным газосодержанием на входе погружного лопастного насоса. В этих условиях прибегают к применению газосепараторов и диспергаторов.
Известно, что функциональные характеристики газосепараторов
идиспергаторов зависят от следующих параметров:
—газосодержание смеси нва входе;
—степени дисперсности ГЖС, которая зависит от давления и пе нистости нефтегазовой смеси — свойств коалесценции газовых пу зырьков, т. е. их объединению;
—вязкости нефти.
Эффективное использование газосепараторов можно обеспечить при достаточном количестве необходимых характеристик, определя ющих их функции в промысловых условиях, знании последствий их использования и при соблюдении оптимального диапазона парамет ров их эксплуатации.
К настоящему времени по проблеме эффективной работы газосе параторов известно следующее:
1. Изготовитель в лучшем случае снабжает выпускаемый газосепаратор следующими функциональными характеристиками:
—зависимостью максимально-возможного газосодержания на входе от объемной подачи насоса;
—характеристикой коэффициента сепарации.
При этом эти характеристики даются в лучшем случае на модель ной жидкости — смеси «вода —ПАВ —воздух» с дисперсностью, соот ветствующей диаметру пузырьков не более 0,1 мм.
В модельную жидкость добавляется ПАВ небольшой концентра ции для придания модельной жидкости пенообразующих свойств, определяющих устойчивость пены и склонность пузырьков газа к коалесции и их объединению в каверны. Этому свойству дано на звание пенистости. За величину пенистости принимается макси мальный диаметр проволочного кольца в мм, на котором пленка
данной жидкости при вытягивании его из этой жидкости может су ществовать не менее 1 с.
Применяемая в России модельная жидкость для проведения ис пытаний имеет пенистость 66 мм и моделирует маловязкие нефте газовые смеси и водонефтегазовые эмульсии с обводненностью менее критической (для таких нефтей критическая обводненность равна 50...60%). Это —самые жесткие для сепарирования условия, которые позволяют определять максимально-возможные функци ональные способности конкретного газосепаратора по сравнению с другими.
Однако следует отметить, что обводненность большинства добы ваемых в России нефтей больше критической обводненности. Кроме того, поданным ВНИИСПТнефть, нефти России имеют пенистость от 9 до 105 мм, т.е. применяемая в России а испытаниях модельная смесь не моделирует все добываемые нефти и не обеспечивает в об щем случае получение корректных расчетных параметров ГЖС на входе в первую ступень насоса.
Некоторые изготовители дают характеристики газосепараторов на водо-воздушной смеси с неопределенной дисперсностью смеси. Эк спериментально определено, что любая посредственная конструкция газосепаратора на водо-воздушной смеси, имеющей как известно, пе нистость порядка 16 мм, дает прекрасные результаты - коэффициент сепарации 90% и выше.
В этой ситуации потребитель-нефтяник не может сравнивать пред лагаемые для применения газосепараторы по прилагаемым характе ристикам и не может использовать эти характеристики газосепарато ров для получения корректных расчетных параметров ГЖС на входе в первую ступень насоса, необходимых для использования при подборе установки к конкретной скважине.
Поэтому характеристики газосепараторов должны быть получе ны в результате испытаний, проведенных по единой методике и на единой модельной жидкости, чтобы дать возможность потребите лю провести корректные сравнения и выбор необходимого типо размера и конструкции, а также корректного расчета параметров ГЖС после газосепаратора при подборе установки к скважинам
2. Представляется, что результаты проводимых в настоящее вре мя «правильных» испытаний газосепараторов на модельной жидкости целесообразно скорректировать следующим:
— Характеристики газосепараторов следует приводить не от вир туальной Q*. нач. - объемной начальной подачи жидкости, а от Q* нас. —объемной подачи насоса — конкретной величины, которую можно предметно использовать в расчетах.
— Характеристики газосепараторов приводятся для случая, соот ветствующего остаточному газосодержанию 25%, как величине до пустимой по техническим условиям на центробежные насосы. Но следует заметить, что допустимое газосодержание для различных на сосов колеблется от 25 до 40% (см. главу 4). Поэтому характеристику газосепараторов следует приводить применительно к конкретным конструкциям насосов.
3. Главная функциональная задача газосепаратора —отсепари- ровать свободный газ от жидкости и направить отсепарированный газ в затрубное пространство. Остающаяся газожидкостная смесь - жидкость с остаточным газом, направляемая в ступени насоса, ха рактеризуется грубой дисперсностью. Такая ГЖС в зависимости от степени дисперсности смеси следующим образом может повлиять на параметры насоса:
—Некоторое количество ступеней насоса не будет развивать напор, а будет диспергировать ГЖС. Это — т. н. диспергирующие ступени. Естественно, напор насоса при этом снизится пропорци онально количеству диспергирующих ступеней.
—Может возникнуть пульсация развиваемого насосом давления
ипотребляемой мощности. А это отразится на уровне вибрации и на наработке установок УЭЦН.
Количество диспергирующих ступеней зависит от конструкции газосепаратора. Дело в том, что некоторые конструкции постав ляемых газосепараторов, называемых газосепараторами —дис пергаторами, снабжаются диспергаторами, которые раздробляют, диспергируют газовые пузырьки в потоке ГЖС, направляемом в насос, и доводят ГЖС до квазигомогенного состояния. На го могенной смеси центробежный насос развивает такой же напор, что и на однородной жидкости. Естественно, знание количества диспергирующих ступеней после газосепаратора необходимо для корректного расчета напора насоса и для определения степени пульсации напора и потребляемой мощности. При достаточной эффективности диспергатора количество диспергирующих ступе ней насоса должно быть равно нулю. При недостаточной эффек
тивности к вышеперечисленным характеристикам газосепаратора изготовителю следует добавить следующую - зависимость от газосодержания степени дисперсности потока ГЖС после газосепара тора в виде, например, зависимости количества диспергирующих ступеней конкретного насоса, на входе которого предполагается установить газосепаратор.
4. Некоторые изготовители в технической документации на газосепараторы не приводятся ограничения по малым подачам. Это как было показано в разделе 5.1.1, может явиться причиной рас членения установки, что подтверждается промысловыми данны ми. И з-за отсутствия левой границы рабочего диапазона подач, потребитель может использовать газосепаратор в скважинах с не известными условиями по газосодержанию, не предполагая, что отсутствие или незначительное содержание свободного газа может привести к преждевременному отказу или даже к «полету» уста новки.
По сравнению с газосепараторами диспергаторы пока имеют бо лее ограниченное применение.
Диспергирующие устройства предназначены для раздробления пу зырьков газа (диспергации) ГЖС и доведения ее до квазигомогенного состояния.
В последние годы как в зарубежной, так и в отечественной прак тике начали применяться различные диспергирующие устройства для откачки ГЖС из скважин.
По всем выпускаемым диспергаторам не имеется функцио нальных данных, чем ограничивается их применение. Из-за этого, не представляется возможным учитывать влияние диспергатров на характеристику насоса, имеющего на входе диспергатор. Ха рактеристической кривой, определяющей функции диспергато ра, может быть, например, количество диспергирующих ступеней конкретного насоса в зависимости от газосодержания ГЖС на входе. При достаточной эффективности диспергатора количество диспергирующих ступеней может быть равно нулю. Естественно, для возможности корректного выбора потребителю необходимо, чтобы эти характеристические кривые были получены по испы таниям, проведенным по единой методике и на одной модельной
жидкости.
