автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.07, диссертация на тему:Исследование характеристик и модернизация насосных агрегатов нефтяных промыслов

Бажайкин Станислав Георгиевич

На правах рукописи

РГЛ о л

") П "" ~> -»1ЛЛ

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И МОДЕРНИЗАЦИЯ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ

Специальность 05.04.07 Машины и агрегаты нефтяной и газовой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Уфа 2000

Работа выполнена в Институте проблем транспорта энергоресурсов (ИПТЭР)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Колпаков Л.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Новоселов В.В.,

доктор технических наук, профессор Русак A.M.,

доктор технических наук, профессор Халиков Г.А.

Ведущее предприятие: Башкирский научно-исследовательский и

проектный институт нефти (БашНИПИнефть)

Защита диссертации состоится 11 июля 2000 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 063.09.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете (УГНТУ) по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, I.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГНТУ.

Автореферат разослан 9 июня 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук £ 7 И.Г.Ибрагимов

И 361.081,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В системах сбора, подготовки, транспорта нефти и поддержания пластового давления основные затраты электроэнергии приходятся па насосное оборудование. В этих системах на нефтяных месторождениях России работает более 10 тысяч насосов, которые эксплуатируются в сложных условиях. Насосное оборудование в области сбора и подготовки перекачивает среды, плотность и вязкость которых меняется во времени. Газовые включения, находящиеся в транспортируемой среде, еще более ухудшают условия перекачки. Анализ показал, что 80 % насосов работают с дросселированием или в нерасчетном режиме. Все это снижает надежность и эффективность эксплуатационного оборудования. Для промысловых насосов отсутствовали достаточно точные методики расчета влияния вязкости и свободного газа на характеристики насосов, а также методики выбора и эффективного использования насосов в технологических цепочках. Возникает необходимость в насосах, характеристика которых соответствует перекачиваемой среде, потребность в модернизации насосов под перекачиваемую среду с использованием сменных роторов и подрезки рабочих колес насосов. В связи с этим необходимы теоретические решения, позволяющие определить влияние перекачиваемой среды на характеристики насосов и дающие возможность повысить их эффективность, принять решение об их модернизации.

С другой стороны, при освоении мелких месторождений возникла потребность в насосах на малые подачи. Они нужны как в системе сбора, так и системе поддержания пластового давления. Отсутствие необходимых типоразмеров насосов приводит к удорожанию стоимости нефти и сдерживает развитие мелких удаленных месторождений.

Разработка большого количества мелких удаленных месторождении и нерентабельность транспорта попутного газа традиционными методами привели к сжиганию газа на факелах (около 10 млрд. м'/год). Возникает необходимость в оборудовании, способном перекачивать газожидкостную смесь по одному тру-

бопроводу. Очевидно, что подготовку продукции скважин на центральных пунктах сбора целесообразно сочетать с однотрубным транспортом газожидкостной смеси. Отсутствие технических средств для перекачки газожидкостных смесей не позволяет усовершенствовать технологии в нефтегазодобыче, снизить капиталовложения и сократить сроки обустройства месторождений. Помимо потерь сжигаемого газа большой проблемой являются выбросы в атмосферу нефтяных газов, особенно содержащих сероводород, и продуктов их сгора'ния, что существенно ухудшают экологическую обстановку в регионах.

Учитывая важность изложенного, разработка научных и технических основ, повышающих эффективность и надежность насосного оборудования на промыслах, создание новых и модернизации' старых насосных установок, разработка теоретических и технических решений, позволяющих обеспечить утилизацию газа на промыслах, являются актуальными проблемами.

Цель работы. Повышение эффективности и надежности функционирования насосного оборудования и технологических систем сбора, подготовки, транспорта нефти и поддержания пластового давления.

Основные задачи работы:

1. Исследование характеристик центробежных насосов, разработка способа и метода расчета их при перекачке газожидкостных смесей центробежными насосами.

2. Разработка теоретических и технических решений, обеспечивающих утилизацию газа на промыслах с мелких удаленных месторождений.

3. Разработка нового метода расчета напорных характеристик центробежных насосов на вязких жидкостях.

4. Разработка нового метода расчета напорных характеристик центробежных насосов при подрезке рабочих колес.

5. Разработка теоретических и технических решений, обеспечивающих модернизацию старых и создания новых насосов систем сбора и поддержания пластового давления.

6. Разработка методики выбора и эффективной эксплуатации центробежных насосов в технологической схеме сбора и подготовки нефти.

Методы решения поставленных задач

Решение поставленных задач осуществлено теоретически и экспериментально в лабораторных и промышленных условиях. Результаты исследований

апробированы и внедрены в производстве.

Научная новизна:

1. Даны теоретические подходы к проблеме перекачке газожплкостнмх смесей центробежными насосами на основе теории «акустического запирания потока».

2. Предложен новый метод пересчета характеристик центробежных насосов с воды на вязкую жидкость с учетом теории пограничного слоя.

3. Получено аналитическое выражение, позволяющее выполнить расчет величины расточки втулки гидропяты насосов типа ЦНС с учетом вязкости перекачиваемой жидкости.

4. Получены аналитические зависимости расчета напорных характеристик центробежных насосов при обточке рабочего колеса с учетом основных конструктивных параметров.

5. Теоретически и экспериментально обоснована величина минимального давления на входе в центробежный насос при откачке газонасыщенных жидкостей из сепаратора.

На защиту выносятся:

1. Исследование характеристик насосов на вязких жидкостях и газожидкостных смесях.

2. Метод расчета характеристик центробежных насосов на газожидкостных смесях.

3. Метод расчета характеристик центробежных насосов на вязких жидкостях.

4. Метод расчета характеристик центробежных насосов при подрезке рабочего колеса.

. 5. Технические решения по эффективной перекачке продукции нефтяных скважин в технологических системах сбора, подготовки и поддержания пластового давления.

Практическая ценность работы:

1. Предложен способ и конструкция диспергирующего устройства, обеспечивающая перекачку газожидкостных смесей центробежными насосами.

2. Разработаны методики расчета напорных характеристик центробежных насосов в зависимости от вязкости и подрезки рабочего колеса, которые позволяют подбирать насосы и обосновывать их параметры.

3. Полученные зависимости напорных характеристик от ширины каналов и диаметра рабочего колеса могут быть использованы при проектировании и эксплуатации насосов на промыслах и в учебных целях.

4. Экспериментально и теоретически обоснована минимальная величина давления на входе в центробежный насос при откачке газонасыщенных жидкостей из сепаратора.

5. Предложены технологические схемы и разработаны технические средства по перекачке газожидкостных смесей по одному трубопроводу.

6. Дама зависимость, определяющая параметры расточки втулки гидропяты с целью повышения эффективности работы насоса на жидкостях различной вязкости.

7. Разработаны и серийно освоены импортозаменяющие конструкции насосов для системы ППД типа ЦНС 63 и ЦНС 80.

8. Проведена модернизация насосов ЦНС для систем промыслового сбора.

Реализация работы

Результаты исследований вошли в следующие руководящие документы:

• Руководство по выбору и применению насосов нефтяных центробежных в системе сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин РД 39-01-040-81.

• Методика определения и оценки эксплуатационных параметров насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов РД-39-023-2000.

• Перекачка газожидкостных смесей центробежным насосом с диспергирующим устройством осуществлена в НГДУ «Чекмагушнефть».

• Метод расчета необходимого давления на входе в центробежный насос реализован при перекачке жидкости с 20% свободного газа в НГДУ «Уфанефть».

• Методы и средства перекачки газожидкостных смесей с помощью эжектора внедрены в НГДУ «Азнакаевнефть».

• Рекомендации по транспорту газожидкостных смесей по подводным трубопроводам внедрены на месторождениях СП «Вьетсовпетро», «Белый тигр» и «Дракон».

• В АНК «Башнефть» внедрены сменные роторы к насосу ЦНС 180 на подачу 90 м'/час.

• Разработана конструкция двухвинтового насоса для перекачки газожидкостных смесей. Насос прошел ведомственные испытания и рекомендован к серийному освоению в объединении «Куйбышевнефть».

• Разработано и освоено на «Боткинском заводе» производство насосов для систем ППД ЦНС 63-1400, 1800 и ЦНС80-1400, 1800. Насосы внедрены в

объединениях «Башнефть», «Татнефть», «Удмуртнефть», «Пермьнефть» и предприятиях Западной Сибири.

• Проведена модернизация водяных насосов типа ЦНС Ясногорского машза-вода для перекачивания продукции нефтяных скважин. Насосы внедрены повсеместно.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались

на следующих конференциях и семинарах:

• Школа-семинар под руководством академика АН Аз. ССР А.Х. Мирзаджан-заде «Проблемы трубопроводного транспорта», г. Уфа, 1988 г.;

• Научно-технический семинар «Системный анализ процессов разработки нефтяных месторождений и транспорта нефти и нефтепродуктов», г. Уфа, 19% г.;

• Научный семинар «Проблемы гидродинамики, надежности и прочности в современном трубопроводном транспорте», г. Уфа, 1997 г.;

• «Конгресс нефтепромышленников России», г. Уфа, 1998 г.;

• «Конгресс нефтепромышленников России», г. Уфа, 1999 г.;

• Республиканская конференция «Современные проблемы естествознания на стыках наук», г. Уфа, 1998 г.;

• Международная научная конференция «Методы кибернетика химико-технологических процессов», секция «Математическое моделирование и оптимизация процессов транспорта и хранения нефти и газа», г. Уфа, 1999 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 42 работы, в том числе монография,

обзор, 32 статьи и доклада, шесть описаний изобретений, защищенных авторскими свидетельствами и патентами.

Объем ч структура работы

Диссертация состоит из пведеиия, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 197 наименований, содержит 280 страниц машинописного текста, 85 рисунков, 21 таблицу и приложения.

Соискатель благодарен за доброжелательное отношение, многолетнюю совместную работу и научные консультации доктору технических наук, профессору УГНТУ Колпакову Льву Георгиевичу, Заслуженному деятелю науки РФ и РБ, доктору технических наук, профессору, академику АН РБ Гумерову Асгату Галимьяновичу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации. Сформулированы цель и основные направления исследований.

В первой главе дан анализ работы центробежных насосов на газожидкостных смесях на основе материалов, опубликованных различными авторами. Это результаты исследований Ляпкова П.Д., Репина H.H., Муравьева И.М., Мищенко И.Т., Гафурова О.Г., Игревского В.И. и др., полученные для погружных насосов.

Насосы непогружного типа представлены в работах Шищенко Р.Н., Григоращенко Г.И., Грабовского A.M. и ряда зарубежных авторов - X. Копна, Ж. Принетти, И. Мураками и др. Однако в известных литературных источниках ^достаточно рассматривался вопрос определения параметров, влияющих на зеличину срывного газосодержания при перекачке газожидкостных смесей. В ;вязи с этим в диссертационной работе определялась степень влияния на величину ;рывного газосодержания следующих параметров: > подача Qm'/ч при всех возможных режимах работы насоса; ' давление на входе в насос Рвх с интервалом изменения от 0,1 до 2-105 Па; » число оборотов ротора - п об/мин при значениях 750, 1000, 1500, 3000 об/мин;

1 наружный диаметр рабочего колеса Di-мм при значениях 164, 180, 200, 218 мм;

• ширина каналов рабочего колеса на выходе Ьгмм при значениях 3, 6, i 12 мм;

• коэффициент быстроходности для серийных насосов ns при значениях 60, 9( 120, 180. При этом интервал изменения технологических параметре определялся условиями работы насосов на промыслах, а для конструктивны параметров - возможностью их вариации в условиях производства (сменны роторы, подрезка рабочих колес).

В ходе работы была создана специальная экспериментальная установкг позволяющая снимать напорные характеристики насоса на газожидкостных смеся по методике Ляпкова П.Д.

Одновременно со снятием характеристик проводились визуальны наблюдения за движением газовых включений на всем тракте от входа до выход из насоса. Наблюдения велись с помощью страбоскопа и скоростной кинокамер! СКС-1.

На лабораторном стенде в качестве перекачиваемой среды использовалас вода-воздух и вода- воздух - поверхностно активное вещество. Последняя сред по величине срывного газосодержания хорошо моделирует нефтегазовые смеа что следует из работ В.И. Игревского, О.Г. Гафурова. В то же время выбранна модель смеси позволяет вести визуальные наблюдения и учитывать дисперсност газа в перекачиваемой смеси.

Исследования проводились в две серии.

Первая - на крупнодисперсионных смесях (без диспергирующег устройства), диаметр газовых пузырьков на входе насоса ~ 1 мм. Вторая - н мелкодисперсных смесях (с диспергирующим устройством), диаметр пузырько = 0,1 мм. Влияние свободного газа на характеристики насосов определялось пр помощи критерия кинематического подобия Пз, который выражается как:

Из- з (1)

{gHY

Для анализа потока газожидкостной смеси в центробежном насосе критерий предложен М.М. Грабонским и использован в работе автора, где п - число оборотов в мин., - расход жидкости м"7с, Н - напор в м, ¡> - ускорение свободного падения.

Установлено, что при содержании свободного газа, находящегося в жидкости, изменение критерия соответствует образованию газовых каверн в каналах рабочего колеса. На рис. 1 приводится зависимость критерия ГЬ от газосодержания на входе в центробежный насос.

П, ___________

60

59 58 57 56

0 2 4 6 Г,%

Рис.1. Зависимость критерия Пз от гачосодсржаннп

При постоянном значении критерия ГЬ снижение давления, развиваемого насосом, с возрастанием газосодержания определяется плотностью смеси в центробежном насосе. При газосодержаниях больше 3 %, когда значение П? начинает изменяться, снижение развиваемого насосом давления складывается из влияния плотности и потерь, связанных с нарушением кинематики потока. Это основные причины, приводящие к срыву подачи насоса.

Анализ показал, что формирование газовых каверн происходит на всех режимах работы насоса и совпадает с местами образования областей устойчи-

вого вихря, имеющих место в каналах рабочего колеса при работе насоса на капельной жидкости. Получены фотографии места образования газовых каверн в каналах рабочего колеса. В ходе эксперимента выявлено, что сильное снижение характеристик на режиме недогрузки связано с существованием обратных токов, способствующих формированию газовой каверны в каналах рабочего колеса.

Срыв подачи насоса является нестационарным процессом. Он наступает в результате влияния сети трубопровода и возрастающего газосодержания. Каверны, находящиеся в каналах рабочего колеса, устремляются к центру. Происходит объединение их между собой и газовым формированием, имеющим место в верхней части горизонтального входного патрубка насоса. Сформировавшаяся область свободного газа занимает входные участки лопаток и ступицу рабочего колеса. В остальной части каналов рабочего колеса и направляющем аппарате насоса формируется капельная жидкость в виде водяного кольца.

Вариация исследованными параметрами не привела к существенному увеличению срывного газосодержания. При га.юсодержаиии 2-4% происходит формирование газовых каверн в каналах рабочего колеса. При этом увеличение давления на входе в насос до 2-10' Па при неизменном соотношении жидкой и газовой фаз не увеличило значения срывного газосодержания. Таким образом, попадание крупнодисперсных газожидкостных смесей на вход насоса до 4-6 % приводит к срыву подачи, и речь необходимо вести не о транспорте газожпдко-стных смесей, а об исключении попадания свободного газа в центробежный насос.

Вторая серия экспериментов проводилась на мелкодисперсных газожидкостных смесях со средним диаметром газовых включений, меньшим 0,1 мм. Конструкция диспергатора имеет отдельный привод и выполнена автором на уровне изобретения.

Из качественного анализа характеристик насоса следует, что на мелкодисперсных газожидкостных смесях отсутствует область срыва подачи на режиме недогрузки, характерная при работе насоса на крупнодисперсных смесях.

На мелкодисперсных смесях величина срывного газосодержания падает с увеличением подачи, чего не наблюдается при работе насоса на крупнодисперсных смесях. Исследование велось с помощью критерия П3 и расчета характеристик по плотности смеси на входе в насос.

Характеристики насоса условно разбиваются на две части (см. рис. 2).

Рис.2. Зависимость напорных характеристик от газосодержания (с диспергатором), 0, 4, 10, 15, 20, 24 - процентное газосодержание.

Первая - это рабочая часть характеристики, проходящая эквидистантно характеристике насоса на капельной жидкости. Этой части кривой соответствует устойчивая работа насоса на газожидкостных смесях.

Вторая - это срывная часть характеристики, определяющая максималь-

ную величину подачи при заданном газосодержании. Она представляет собой круто падающую кривую, приближающуюся к вертикальной.

В рабочей части характеристик насоса значение Пз=сопб1 и в этой области насос работает без образования газовых каверн в каналах рабочего колеса. Показано, что при работе насоса происходит сжатие газовой фазы в каналах рабочего колеса.

К существенному увеличению объемного срывного газосодержания приводит возрастание давления на входе в насос. Так, при увеличении давления от 0,1-10' Па до 210' Па на режиме подач, близком к оптимальному, величина срывного газосодержания возросла с 13 % до 43 %. На уровне авторского свидетельства предлагается новый способ перекачивания газожидкостных смесей, заключающийся в диспергировании смеси и необходимости повышении давления на входе в насос.

На мелкодисперсных смесях при постоянной температзре величина срывного газосодержания изменяется под влиянием двух параметров: давления и подачи.

В диссертационной работе установлена связь между найденными параметрами и величиной газосодержания, которая объясняется явлением акустического запирания потока в каналах рабочего колеса. Это явление подтвердил эксперимент по замеру критических параметров течения газожидкостных смесей через цилиндрический насадок. Установлено, что акустическое запирание в цилиндрической насадке имеет место при тех термодинамических параметрах (газосодержание, скорость, давление, температура), при которых происходит срыв подачи в рабочем колесе насоса.

Полученные экспериментальные данные позволяют провести расчет рабочей и срывной части характеристик центробежного насоса, исходя из условия Мкр=1.

Методика расчета характеристик насоса на мелкодисперсных газожидкостных смесях включает два раздела: расчет рабочей части характеристики насо-

са и расчет области срыва.

Из теоретических зависимостей для расчета напора насоса на газосжид-костных смесях в работе сделан вывод: для однородной газожидкостной смеси, при движении которой отсутствует скольжение фаз, фазовые переходы в каналах рабочего колеса не влияют на напор, развиваемый центробежным насосом. Полученные выражения справедливы при условии, когда n3=const.

Таким образом, на основе теоретических и экспериментальных данных показывается, что для мелкодисперсных газожидкостных смесей сохраняются условия:

Р

-= Н = const ^2)

PcmS

где Р - давление, развиваемое насосом;

рсл, - плотность газожидкостной смеси, определяемая газосодержанием;

Н - напор, развиваемый насосом.

Из зависимости (2) и значения n3=const получены расчетные формулы:

р -

+ Г (3)

1 Т 1 ера).

Q~u= T^f- (4)

1 ' срсЛ.

где Рж., Ож- давление и подача, развиваемая насосом на капельной жидкости;

Гсред.- среднее газосодержание в каналах рабочего колеса,

Рсм - давление, развиваемое на газожидкостной смеси;

Ож/г- расход жидкости при перекачке газожидкостных смесей.

Исходя из изотермичности процесса, средняя величина газосодержания определяется:

г =1г

сред. ^ ю

где Г,!Х - газосодержание на входе в насос; е-^-- коэффициент компримирования.

Полученные зависимости хорошо подтверждаются экспериментальными данными.

Расчет критических параметров срыва выполняется, исходя из равенства величин местной скорости звука и относительной скорости течения смеси через критическое сечение каналов рабочего колеса.

Скорость звука расчитывается по уравнению Лапласа согласно работе Л.Г. Лойцянского и ряда других авторов.

Расчет средних относительных скоростей в критическом сечении каналов рабочего колеса проводится по известным формулам для насосов двух типов: одностороннего входа жидкости, типа НК, и двухстороннего входа жидкости, типа НМ.

Полученные зависимости соответственно апроксимируются эмпирическими уравнениями:

Окончательные расчетные выражения с учетом типа насоса записываются:

где у - - поправочный коэффициент, учитывающий свойства газожидкостной среды и определяемый экспериментально;

Ркр - критическое давление на входе.

Ш1к=0,278п:-2,8 при п, (32 -И 11) Ш,к=0,27пг + 9,9 при п3 (73 -г 234)

(6) (7)

(8)

На основе полученных формул приводятся графические зависимости, связывающие газосодержание, конструкцию насоса и параметры, влияющие на срывное газосодержание. Графические зависимости качественно и количественно подтверждаются экспериментальными данными.

Полученный результат дает основание сделать вывод: для насосов промыслового типа давление на входе в насос более 0,2-й МПа, в зависимости от п5, позволяет избежать акустического запирания каналов рабочего колеса во всем интервале газосодержаний. Для насосов типа НМ срывных явлений можно избежать при давлениях, больших 1 МПа.

Во второй главе рассматриваются результаты применения в промышленных условиях теоретических и конструктивно-технологических решений, полученных автором. Показано, что центробежные насосы ЦНС с диспергирующим устройством конструкции автора эффективно перекачивают газожидкостную смесь с содержанием до 50% свободного газа в НГДУ «Альметьевск-нефть» и НГДУ «Чекмагушнефть». В результате промысловых исследований при запуске в работу УКПН «Уршак» апробированы зависимости (8). Для заданного расхода газожидкостной смеси было определено необходимое давление на входе в насос. При этом зависимость (8) существенно упрощается и для срывных ветвей при одинаковом значении газосодержания принимает вид:

РП:Р101,=РЪ:Р101с- (9)

где Р, О - соответственно критическое давление в каналах рабочего колеса и расход газожидкостной смеси. Теперь, имея одну срывную ветвь, легко рассчитать любые другие значения срывных ветвей.

Далее приводятся результаты ведомственных испытаний двухвинтового насоса. В объединении «Куйбышевнефть» на Казанском месторождении насос перекачивал смесь с газосодержанием 60 %.

Автором разработана и внедрена в НГДУ «Азнакаевнефть» эжекторная установка, которая работает по схеме сепаратор-эжекгор-центробежный насос.

Особенностью установки является ее работа в привычном технологическом режиме - по уровню взлива. При этом давление в сепараторе меняется от 0 до 0,3 МПа - при остановке насоса с эжектором - и от 0,3 до 0 МПа - при запуске насоса с эжектором. Давление на выходе из эжектора составляет 1,3 МПа.

Таким образом, в зависимости от технологических особенностей промысла автором разработаны и апробированы на промыслах различные типы газожидкостных нагнетателей - центробежный насос с диспергатором, двухвинтовой насос и эжекторная установка. Все эти разработки выполнены на уровне изобретений.

Одна из актуальных проблем - устранение вредного влияния газовых пробок на газожидкостные нагнетатели. Автором на основе совместного уравнения насоса и трубопровода предложено решение, позволяющее избежать вредное влияние пробок путем увеличения числа оборотов привода. Для этого необходим электропривод с регулированием оборотов до 7 тыс. об/мин.

После рассмотрения всех полученных результатов проводится анализ технических решений по перекачке газожидкостных смесей, имеющих место в России и за рубежом, в частности, в Англии, Франции, Германии, Италии, Швеции, Норвегии, США, Канаде. Исследовались винтовые, центробежные и насосы специальных конструкций. Зарубежные фирмы разрабатывают крупные проекты, такие как «Poseidon» и «WST», однако общая направленность исследований совпадает с российской. Так, в объединении «Татнефть» разработаны насос-компрессоры РКО 4,5/15 и 15 ВК. Усилиями ВНИИБТ создано устройст-

т

во, позволяющее плунжерному насосу 9 МГР перекачивать газожидкостные смеси. Ивано-Франковским институтом нефти и газа спроектированы эжек-торные установки, способные перекачивать газожидкостные смеси.

Используя тот факт, что эжектор является хорошим диспергатором, автором на уровне патента предлагается технологическая схема, сочетающая в себе достоинства эжектора и центробежного насоса. Рассматривается поле координат жидкость-газ, в котором работают дожимные станции Европейской части

России. На это поле накладываются параметры установок по перекачке газожидкостной среды (рис. 3). Расчет установок приведен для всех насосов типа ЦНС.

Обосновывается, что при газовом факторе более 100 м3/м3 целесообразно использовать параллельную обвязку на одну линию насоса и компрессора. Далее на основе анализа зарубежного и российского опыта перекачки газожидкостных смесей по трубопроводам показываются условия их эффективной перекачки.

Схема 1

Схема 2

Рис. 3. Схемы установок:

а) - вход смеси в установку; б - выход смеси из установки; 1 - подпорный (бустерный) насос; 2 - эжектор жидкостно-струйный.

Третья глава посвящена аналитическим исследованиям влияния вязкости и подрезки рабочего колеса на характеристики центробежных насосов, а также промысловым исследованиям, позволяющим уточнить величину минимального давления на входе в насос при откачке газонасыщенных жидкостей из сепараторов.

Большой вклад в решение проблемы по определению влияния вязкости на характеристики центробежных насосов внесли И.И. Афиногенов, Р.И. Ши-щенко, Д.Я. Суханов, К.Н. Солдатов, А.Т. Иппен, Н.Д. Айзенштейн, К.А. Иба-тулов, П.Р. Ляпков, И.Т. Мищенко, Л.Г. Колпаков и др. Основу расчетов по влиянию подрезки рабочего колеса на характеристики центробежных насосов составили работы М.Бержерона, А.И.Степанова, С.А. Филипповича, С.А. Аб-дурашитова, В.В. Малюшенко, В.И. Еронена, Л.Г. Колпакова и др.

Поскольку все паспортные характеристики насоса приводятся на холодной воде, то для использования насосов на вязких жидкостях необходимо знать изменение характеристик от вязкости. Ранее для каждого типа насосов находились пересчетные коэффициенты, которые определялись как отношение значений характеристик на воде к соответствующим значениям характеристик на жидкостях различной вязкости. В этих работах отмечается многообразие различных выражений Ие и полученных расчетных зависимостей. Определено, что область оптимальных подач смещается влево, получены различные зависимости между изменением напора и расхода. Каждая методика дает приемлемый для практики результат, справедливый для конкретных типов насосов и исследованного диапазона вязкостей.

Автором обосновывается новый подход к уравнению гидромашин, учитывающий влияние вязкости. Суть его в том, что с увеличением вязкости на основном и покрывном дисках рабочего колеса формируется пограничный слой. Это приводит к изменению конструктивного параметра рабочего колеса Ь2 на величину слоя вытеснения на основном и покрывном дисках. В этом случае теоретический напор, развиваемый рабочим колесом, можно записать как:

Г

£ I

л02ф2 -5Х -8\)

где и2 ~ окружная скорость на выходе из рабочего колеса;

р2 - угол наклона лопаток на выходе из рабочего колеса;

О? - наружный диаметр рабочего колеса;

Ь2 - ширина каналов на выходе из рабочего колеса;

6\, 82 - толщина слоя вытеснения на основном и покрывном дисках.

По известным зависимостям для плоских пластин приводится расчет толщины слоя вытеснения с параметрами, характерными для промысловых насосов: (0,1-0,21) м - длина канала, м>(10-30) м/с - скорость натекающего на пластину потока, у(М04 - МО"6) м2/с - вязкость жидкости. Расчеты показывают, что толщина слоя вытеснения при всех изменениях принятых параметров колеблется в пределах от 1 до 2 мм. В этих условиях ширина каналов на выходе из рабочего колеса будет меняться от 2 до 4 мм. Учитывая, что применяемые в системах сбора, подготовки и транспорта нефти насосы имеют ширину от 3 до 33 мм, такое изменение является существенным. Для оценки влияния Ь^ на напорную характеристику насоса проведен эксперимент и получены расчетные зависимости для рабочего колеса с Ьг, равным 12,. 9,.. 6 и 3 мм. Результаты эксперимента представлены на рис. 4.

О 4 I 12 16 20 24 26 30 0,м'1ч

Рис. 4. Зависимость напора Н от ширины каналов Ь рабочего колеса: I - экспериментальные значения; II - расчетные значения.

30

Расчетные значения получены по зависимостям:

АН = Нj | — ~' ^2

60g n3=const или

КЬ2 Ь2 J

(И)

Q=Q [!pj (12)

Визуальные наблюдения показывают, что при Ьг=3 мм (сужение на 75 %), образуется дополнительная вихревая зона, кинематика потока нарушается и погрешность расчета возрастает на 10 %. Таким образом, зависимости (11,12) позволяют провести расчет напорных характеристик насосов при изменении ширины каналов рабочего колеса, а значит оценить и влияние вязкости, проявляющейся через толщину слоя вытеснения на основном и покрывном дисках. Методика расчета состоит из двух частей: расчет толщины слоя вытеснения на основном и покрывном дисках и последующий расчет напорных характеристик насоса по формулам (11 ) - (12). Необходимо знать следующие конструктивные

параметры: •

• Diw Di- диаметры рабочего колеса на входе и выходе,

• Ь2- ширина рабочего колеса на выходе,

• угол наклона лопаток рабочего колеса на выходе,

• d „„, - диаметр втулки рабочего колеса,

• sirnpi, sni(p2 - углы наклона основного и покрывного дисков и оси вращения.

Технологические параметры:

• V - вязкость перекачиваемой жидкости;

• п' - скорость натекания потока на лопатки рабочего колеса;

• п - число оборотов насоса;

т,

• Яе = — режим течения

V

для покрывного диска

IX-с!

sin (р.

?

Скорости матскамия потока на диски находятся в зависимости от ns rio формулам 6 и 7:

IV^(),2~ п, - 9,9 - для магистрального насоса; IV=0,27S п, - 2,8 - для промыслового насоса.

Толщина слоя вытеснения определяется по известным формулам Г. Шлихтинга:

На рис. 5 представлены расчетные и экспериментальные значения напорных характеристик для различном вязкости, полученные с точностью до 5 %. Представленный метод расчета увязывает псе конструктивные и технологические параметры и раскрывает физическую суть снижения напорных характеристик центробежных насосов в зависимости от вязкости. Расчет применим для любых типов центробежных насосов.

St?, 0,37/ - для турбулентного течения.

\ v J

Переходное число Re=3-I0''1 от ламинарного режима к турбулентному.

при РЛ]Л||'1|||>|\ пязкостях перекачиваемом жидкости

VKtV/cck:

I - 0.01, 2 - 0,48, 3 - 1,05, 4 - 1,35; 5-2,5; 6-4.45; 76,6; 8 - 7,2; 9 - расчет

модельного

Рис. 5. Характеристики

II.M2500-230 (колесо „V» 2)

насоса

= s

* 9

0

100

200

300

400 fln'/н

В работе рассматриваются теоретические основы и параметры, которые необходимо учитывать при подрезке рабочего колеса.

Запишем уравнение теоретического напора:

н и п

Д бо; боя ьг

Если индексом «0» обозначить параметры основного колеса, тогда уменьшение напора при подрезке запишется:

Первый член уравнения не зависит от <3 и дает величину изменения напора от диаметра, второй член связан с шириной каналов, углом наклона лопаток и зависит от расхода. Для насосов с малым Ью- Ьц Рт-Рп и тогда ЛНт не зависит от расхода и при всех О равно значению первого члена. Расчет по второму члену ведется при Пз=сопх(, как ранее для вязких жидкостей. Для упрощения расчетов в диссертации дается зависимость пот полученная по данным А.А.Ломакина.

На рис. 6 приводятся расчетные значения для зависимостей, взятых из каталога.

Полученные зависимости дают возможность расчета напора для любых конструкций центробежных колес и раскрывают физическую суть явления, возникающего при подрезке рабочего колеса.

Рис. 6. Расчет характеристик насоса при подрезке рабочего колеса одностороннего вхола жидкости:

I - расчет по формуле (14) без учета мзмснення Ь; н [);; 11 - расчет по формуле (14) при Р:=соп5Г, 1 - 0:= 245 мм, Ь:=11.82 мм, 2 - 02=232 мм, Ь:=12,3 мм; 3 - 02= 21Э мм: Ь;=12,8 мм. 4 - 202 мм, ; Ь; =13.4 мм

Изложенная выше теория хорошо объясняет повеление характеристик центробежных насосов на водонефтяпмх эмульсиях. Многочисленные экспериментальные исследования, проведенные с участием автора на промыслах Сибири и Европейской части России, показывают, что напорная характеристика насоса изменяется при инверсии фаз. Эмульсия «нефть в воде» соответствует характеристике насоса на холодной воде. Эмульсия «вода в нефти» соответствует характеристике на чистой нефти. Это подтверждает теорию о влиянии толщины пограничного слоя на характеристику насоса. Для различных нефтей инверсия фаз наступает при различных соотношениях воды и нефти, однако как-среднее значение для расчетов рекомендуется брать обводненность 75 %. При этом на стойкой эмульсии с водосодержанием 30-75 % потребляемая мощность возрастает на 25 % по сравнению с водой. При водосодержании меньше 30 % мощность принимается для вязкой фазы, а при водосодержании более 75 % - для воды.

Другой важной проблемой при эксплуатации насосов на промыслах является определение необходимого давления на входе в насос. Показано, что зависимости, полученные для расчета давления на входе в насос, при откачке из безнапорных емкостей и резервуаров не годятся при откачке газонасыщенных смесей из сепараторов. В связи с этим проводится анализ работы насосов при откачке из сепараторов на различных промыслах по экспериментальным данным. Приводится эксперимент на промышленном стенде ДНС-3 объединения «Сургутнефтегаз». Делается вывод, что минимальное давление на входе в насос достаточно держать равным давлению сепарации, т. е. сепаратор следует поднимать только на величину гидравлических потерь в подводящих трубопроводах. Полученные решения в этой главе вошли в руководящий документ но выбору и применению центробежных насосов па промыслах.

В четвертой главе на основе полученных исследований представлены результаты разработки нового и модернизации старого оборудования, находящегося в системах сбора нефти и поддержания пластового давления.

Для системы ППД изучены потребности в типоразмерах насосного оборудования. В результате анализа работы различного оборудования, применяемого на промыслах, показана потребность в разработке насосов на малые подачи 22-105 м3/ч и напором 1400-2000 м. Ввод в эксплуатацию очаговых месторождений нефти со слабопроницаемыми коллекторами сдерживается из-за отсутствия агрегатов для закачки в пласт малых объемов воды с высоким давлением. В связи с этим под руководством автора разработаны насосные агрегаты на подачи 63 и 80 м3/ч и напором до 1800 м.

Представлены результаты промышленных испытаний. В настоящее время насосы серийно освоены на «Боткинском заводе», получили широкое внедрение на нефтедобывающих предприятиях. Помимо этого, на промыслах имеются насосы на подачу 180 м'/ч. Показана целесообразность использования их со сменным ротором на подачу 90 м'/ч. Сменный ротор разработан с участием ав-

тора и активно внедряется на промыслах АНК «Башнефгк». Для системы промыслового сбора дано обоснование модернизации наиболее распространенных насосов типа ЦНС Ясногорского машзавода. Совместно с ВНИИнефтемаш проведены модернизация ЦНС и испытания основных типоразмеров нефтяных образцов на промыслах «Башнефти» и «Татнефти». Дан анализ эксплуатации насосов типа ЦНС в НГДУ «Чекмагушнефть» АНК «Башнефть» и НГДУ «Азнакаевнефть» производственного объединения «Татнефть». Приведены особенности испытаний нефтяных насосов в условиях эксплуатации, результаты подконтрольной эксплуатации опытных образцов нефтяных модификаций насосов ЦНС 105-441 и ЦНС 180-382.

На уровне патента предложена конструкция гидропяты с регулированием расхода жидкости в зависимости от вязкости. Отмечается, что влияние неоднородности перекачиваемой среды сказывается на первых трех ступенях насоса и гидропяте. Так, при перекачивании вязкой эмульсии расход через гидропяту уменьшается в 8 раз, что ухудшает ее работу. Для определения степени расточки горизонтальной щели гидропяты в лабораторных условиях в зависимости от вязкости был проведен эксперимент и получены расчетные зависимости. Для практического расчета величины щели получено соотношение:

где Г| и Г2 - радиальный зазор щели, 1{р - экспериментальный коэффициент.

V и р - кинематическая вязкость и плотность перекачиваемой среды. Теоретическая зависимость проверена на насосах типа ЦНС 38-220 при перекачке масла и воды. Предложенная формула дает возможность определить степень расточки втулки гидропяты под требуемую вязкость. Это повышает надежность работы агрегата при некотором снижении КПД и активно используется на промыслах.

г, у2р1кР _±- — л _

(15)

В пятой главе рассмотрена область применения насосов в технологических системах сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин. В зависимости от места установки определены особенности применения той или иной конструкции насоса. Даны рекомендации по обвязке насосных агрегатов, уменьшающих вредное влияние свободного газа. На основе проведенных исследований представлена методика выбора и эффективной эксплуатации насосов в зависимости от свойств перекачиваемой среды, технологических параметров и условий эксплуатации. Приводятся наиболее характерные для практики примеры расчетов при выборе насосных агрегатов. Методика выпущена в виде руководящего документа стандартизации. При закупке насосов за рубежом предлагается использовать интегральный критерий выбора насосов, включающий экономические параметры и показатели надежности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ

1. Исследованы характеристики центробежных насосов на газожидкостных смесях в зависимости от конструктивных и технологических параметров. Выяснено, что промышленная перекачка газожидкостных смесей возможна при создании однородной газожидкостной смеси на входе в насос. В зависимости от газосодержания перекачиваемой среды замерена скорость звука и определено, что причиной срыва подачи на гомогенной газожидкостной смеси является акустическое запирание потока в каналах рабочего колеса. Экспериментально установлена аналогия срыва подачи центробежного насоса при кавитации и перекачке мелкодисперсных газожидкостных смесей.

Получены теоретические зависимости из которых следует, что при отсутствии скольжения фаз в диспергированной среде фазовые переходы в каналах рабочего колеса не влияют на напорную характеристику насоса. Приводятся расчетные зависимости напорных характеристик и срывных ветвей центробежного насоса на газожндкостных смесях.

На уровне изобретений предложены способ перекачки и конструкция диспергирующего устройства, обеспечивающие транспорт газожидкостных смесей с заданным газосодержаннем.

Полученные результаты апробированы и внедрены на промыслах Башкирии, Татарин и Вьетнама.

2. Используя преимущества центробежного насоса и эжектора в перекачивании газожидкостных смесей, предложены технологические схемы и технические решения, обеспечивающие утилизацию газа с мелких удаленных иесторождений Европейской части России. Разработка выполнена на уровне 1атента и реализована в НГДУ "Азнакаевнефть".

3. Установлено, что основным фактором, влияющим на снижение напорных ;арактеристик центробежного насоса с изменением вязкости перекачиваемой реды, является толщина слоя вытеснения, возникающая на основном и юкрывиом дисках рабочего колеса. Предложены расчетные зависимости, которые юдтиерждепы экспериментально и позволяют рассчитывать напорные арактерпстики насосов в зависимости от вязкости для любых типов .ептробежных насосов. Расчеты внедрены в руководящем документе.

4. Показано, что при расчете напорных характеристик центробежных асосов в зависимости от подрезки рабочего колеса необходимо учитывать зменение ширины каналов н углов наклона лопаток. На основе уравнения Эйлера олучены расчетные зависимости, справедливые для любых типов центробежных асосов.

Зависимости экспериментально подтверждены и внедрены в руководящем жументе.

5. Экспериментально и теоретически определена величина минимального 1вления на входе в центробежный насос при откачке продукции скважин из ¡параторов. Это позволяет не поднимать сепараторы на величину кавитациониого паса (2,8 - 7 м), установленную ВНТПЗ-85. Результат внедрен в руководящем жумепте стандартизации.

6. На основании промышленных и ведомственных испытаний двухвинтовых насосов на промыслах сделан вывод о применимости их для перекачки газожидкостных смесей и вязких жидкостей, а также о перспективе их разработки на подачи 10, 20 м3/ч с давлением до 2,5 МПА. Разработка насосов для вязких жидкостей и газожндкостных смесей выполнена на уровне изобретений.

7. Проведена модернизация насосов типа ЦНС (МС) для внутрипромыслового транспорта продукции нефтяных скважин.

Результаты подконтрольных испытаний модернизированных насосов на промыслах показали возможность их применения для перекачки продукции нефтяных скважин.

Результаты внедрены в «Указаниях по применению насосов типа ЦНС в системах промыслового сбора, подготовки и транспорта нефти».

8. Анализ работы насосного оборудования в системе промыслового сбора выявил наиболее слабые узлы насосных агрегатов. Это подшипники и гидропята. Предложены теоретические зависимости, на основе которых улучшена конструкция и повышена надежность работы гидропяты при перекачке вязких жидкостей. На уровне изобретения предложена конструкция гндропяты.

9. Руководящий документ стандартизации по выбору и применению центробежных насосов в системах сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин на промыслах, разработанный на основе испытаний насосов типа ЦНС и НК, позволяет повысить надежность и эффективность использования насосов.

10. Анализ насосного оборудования в системе поддержания пластового давления выявил конструктивные недостатки, основным из которых является громоздность маслоснстемы охлаждения подшипниковых узлов. Определена потребность в разработке новых типоразмеров насосов на подачи 20, 40, 60, 80 м'/час с напором до 2000 метров. Разработаны насосные агрегаты ЦНС 63-1400, ЦНС 63-1800, ЦНС 63-1900, ЦНС 80-1400, ЦНС 80-1800 с

вариантами охлаждения подшипников перекачиваемой средой, водой или воздухом и освоено их серийное производство на «Боткинском заводе».

11. Создание сменных роторов на 90 м'/час для применяемых насосов ЦНС 180-1422, ЦНС 180-1900 дало возможность более эффективно использовать парк этих насосов, который имеется на промыслах.

Основные результаты работы опубликованы в научных трудах, в том числе:

1. А. с. № 620665 (21). Способ перекачивания газожидкостных смесей центробежными насосами / Бажайкпн С.Г., Чернышев Э.А., Колпаков Л.Г., Володин В.Г.; Опубл. Бюллетень открытия и изобретения, 1978.

2. А. с. № 2322642/23-06 от 29.05.79 г. Диспергирующее устройство для газожидкостных смесей / Бажайкин С.Г., Володин В.Г., Чернышев Э.А., Гафуров О.Г. и др.

3. А. с. № 1779788 от 16.05.1989. Двухвинтовой насос для откачки высоковязких жидкостей. Рабинович Р.И., Беркутов И.С., Бажайкин С.Г.

4. Бажайкин С.Г., Белов А.И., Велижанин B.C. Исследование вибродннамики насоса ЦНС 63-1800 в промышленных условиях / Сб. научных тр. «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». Вып. 58 - Уфа, 1998.

5. Бажайкин С.Г., Акбердин A.M., Вишневская Т.Н. и др. Руководство определения и оценки эксплуатационных параметров насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов. РД-39-023-2000 / Уфа: 2000.

3. Бажайкин С.Г. Расчет напорных характеристик центробежных насосов при

перекачке вязких жидкостей / «Нефтяное хозяйство». - М: Недра, 1999, №8. 1. Бажайкпн С.Г. Расчет напорных характеристик насосов при подрезке рабочего колеса и изменении каналов на выходе / «Нефтяное хозяйство». - М: Недра, 1999, №7.

!. Бажайкин С.Г. Экспериментальное исследование влияние свободного газа на работу центробежных насосов / Тезисы доклада «Экспериментальное^

исследование влияния свободного газа на работу центробежных насосов» /, I республиканская научно-техннческая конференция молодых научных работников и специалистов по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов. - Уфа, ВНИИСПТнефть, 1973.

9. Бажайкин С.Г. О параметрах, определяющих работу центробежного насоса на мелкодисперсных газожидкостных смесях / Тезисы докладов «О результатах научных исследований в области разработки, добычи, транспорта и переработки нефти и газа в Башкирии». - Уфа, УНИ, 1975.

10.Бажайкин С.Г., Колпаков Л.Г. О работе центробежного насоса со спиральным направляющим аппаратом на недиспергированных газожидкостных смесях / Тезисы докладов «О результатах научных исследований в области разработки, добычи, транспорта и переработки нефти и газа в Башкирии». - Уфа, УНИ, 1975.

11.Бажайкин С.Г., Хангильдин В.Г. О методе теоретического расчета характеристик центробежного насоса на вязкой жидкости / Тезисы докладов «Проблемы гидродинамики, надежности и прочности в современном трубопроводном транспорте». - Уфа, 1997.

12.Бажайкин С.Г., Ахияртдинов Э.М. О физических явлениях, возникающих при работе центробежных насосов на вязких жидкостях и газожидкостных смесях / Сб. научн. тр. «Современные проблемы естествознания на стыках наук», т. 2. -Уфа, 1998.

13.Бажайкин С.Г. Теоретические основы расчета центробежных насосов при изменениии диаметра и ширины каналов / Тезисы докладов V Международная научная конференция «Методы кибернетики физико-технологических процессов», книга 2, т. 2. - Уфа, 1999.

14.Бажайкин С.Г., Акбердин A.M., Багманов A.A. О проблемах перекачки газожидкостных смесей на промыслах / Тезисы докладов. Конгресс нефтепромышленников России 21-24 апреля 1998 г. - Уфа.

15.Бажайкин С.Г. Расчет напорных характеристик центробежных насосов на мелкодисперсных смесях с учетом фазовых переходов в каналах рабочего

колеса / Тезисы докладов. Конгресс нефтепромышленников России 8-12 июня 1999 г. - Уфа.

16.Бажайкин С.Г., Броней В.И., Лхияртдинов Э.М. Расчет напорных характеристик, центробежных насосов в зависимости от вязкости перекачиваемой жидкости и величины подрезки / Тезисы докладов. Конгресс нефтепромышленников России 8-12 июня 1999 г.-Уфа.

17.Бажайкин С.Г., Броней В.И. О теоретическом расчете характеристик центробежного насоса на вязких жидкостях /Тезисы докладов «Системный анализ процессов разработки нефтяных месторождений и транспорта нефти и нефтепродуктов». - Уфа, 1996.

18.Бажайкин С.Г., Колпаков Л.Г., Володин В.Г. и др. Визуальные исследования работы центробежного насоса со спиральным направляющим аппаратом при перекачке недиспергированных газожидкостных смесей / Сб. научных тр. Вып. XVI /- Уфа: ВНИИСПТнефть, 1976.

19.Бажайкин С.Г. Характеристики центробежного насоса со спиральным отводом при перекачке недиспергированных газожидкостных смесей / Сб. научных тр. Вып. XVI. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1976.

>0. Бажайкин С.Г. О срыве подачи центробежного насоса со спиральным отводом при работе на мелкодисперных газожидкостных смесях / Тезисы докладов. II научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1976.

П.Бажайкин С.Г., Колпаков Л.Г., Володин В.Г. Об изменении характеристики центробежного насоса, работающего на крупнодисперсной газожидкостной смеси / Сб. научных тр. Вып. XVII. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1976.

2. Бажайкин С.Г., Володин В.Г., Колпаков Л.Г. Исследование параметров, определяющих срыв в работе центробежного насоса на диспергированных смесях / РНТС «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». - М.: ВНИИОЭНГ, 1976,-№5.

23. Бажайкин С.Г., Володин В.Г. О причине срыва подачи при работе центробежного насоса на газожидкостных смесях / Машины и нефтяное оборудование. - М.: ВНИИОЭНГ, 1976,- № 5, с.21-22.

24.Бажайкин С.Г. Крюков В.А. Применение диспергирующего устройства к центробежному насосу в системе промыслового сбора нефти и газа / Сб. научных тр. Вып. XIX. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1977.

25. Бажайкин С.Г., Володин В.Г., Колпаков Л.Г. Об аналогии в причине срыва подачи центробежного насоса при кавитации и при перекачке мелкодисперсионных газожидкостных смесей / РНТС «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». - М.: ВНИИОЭНГ, 1978 - № 1.

26. Бажайкин С.Г., Багманов A.A., Сыртланов А.Ш. Промышленные исследования работы центробежного насоса с диспергирующим устройством в системе промыслового сбора / Сб. научных тр. Вып. XXI. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1978.

27. Бажайкин С.Г., Володин В.Г., Колпаков Л.Г. Расчет потерь трения на вращающихся асимметрических поверхностях во вращающемся потоке жидкости при ламинарном режиме / Сб. научных тр. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1972.

28.Бажайкин С.Г., Багманов A.A. Определение минимально допустимого давления на входе в центробежный насос при перекачке газонасыщенных нефтей / «Нефтепромысловое дело». - М.: ВНИИОЭНГ, 1981.- № 3.

29. Багманов A.A., Бажайкин С.Г., Файзулин Н.Г. Руководство по выбору и применению нефтяных центробежных насосов в системах сбора, подготовки и транспорта продукции скважин РДС 39-01-040-81 / Уфа: ВНИИСПТнефть, 1981.

30.Бажайкин С.Г., Нуриев P.M. О расчете параметров разгрузочного устройства насосов типа ЦНС при перекачке вязкой жидкости / - М.: ВНИИОЭНГ, 1984,-№ 11.

40.Патент РФ № 2003844 на авторское свидетельство № 4928079/29 от 30.11.93 г. Гидравлическое разгрузочное устройство центробежного насоса. Багманов A.A., Бажайкин С.Г., Воробьев И.Р.

41.Патент № 2094658 от 6.04.1995 г. Двухвинтовой насос / Бажайкин С.Г., Гумеров А.Г., Багманов A.A. и др.

42.Чернышев Э.А., Бажайкин С.Г., Багманов A.A. Основные принципы построения системы диагностирования промысловых насосных агрегатов . Сб. научных тр.«Сбор, подготовка и транспорт нефти и нефтепродуктов» - Уфа.

1991.

Соискатель

N

Фонд содействия развитию научных исследований Лицензия №0216 от 14.05.97 г. Подписано к печати 1.06.200 г. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Зак. 763 Отпечатано на ротапринте ИПТЭР

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ НА

ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЯХ

1.1. Состояние исследования процессов перекачки газожидкостных смесей центробежными насосами

1.2. Экспериментальная установка. Методика проведения экспериментов

1.3. Экспериментальное исследование характеристик насоса

1.4. Влияние технологических параметров на значение срывного газосодержания

1.5. Влияние конструкции насоса на значение срывного газосодержания

1.6. Влияние свободного газа на напорные характеристики насоса при попадании его в направляющий аппарат центробежного насоса

1.7. Рекомендации по выбору и применению центробежного насоса при возможном попадании в перекачиваемую среду свободного газа

1.8. Анализ характеристик насоса, работающего на газожидкостных смесях с диспергатором

1.9. Причины срыва подачи центробежного насоса на мелкодисперсных газожидкостных смесях

1.10. Об аналогии в причине срыва подачи центробежного насоса при кавитации и перекачке мелкодисперсных газожидкостных смесей

1.11. Расчет напорных характеристик и критических параметров перекачки мелкодисперсных газожидкостных смесей

1.12. Некоторые результаты промышленных исследований процесса перекачки газожидкостных смесей

1.13. Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕКАЧКИ

ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ НА ПРОМЫСЛАХ

2.1. Способы перекачки газожидкостных смесей за рубежом и в России

2.2. Выбор параметров установок для перекачки газожидкостных смесей 99 на промыслах

2.3. Перспективы применения двухвинтовых насосов в системах сбора и подготовки

2.4. О параметрах перекачки газожидкостных смесей по промысловым трубопроводам

2.5. Выбоды по главе

ГЛАВА 3. НОВЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА НАПОРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ НА ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЯХ И ПРИ ПОДРЕЗКЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА.

3.1. Расчет напорных характеристик центробежных насосов на вязких жидкостях

3.2 Расчет напорных характеристик центробежных насосов при подрезке рабочего колеса

3.3 Выводы по главе

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РАБОТЫ НАСОСОВ НА ПРОМЫСЛАХ,

МОДЕРНИЗАЦИЯ СТАРЫХ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТИПОРАЗМЕРОВ В СИСТЕМАХ ППД И ПРОМЫСЛОВОГО

СБОРА

4.1 Анализ работы насосов систем ППД на промыслах

4.2 Перспективы развития насосного оборудования в системах ППД

4.3 Анализ работы насосов типа ЦНС в системах промыслового сбора

4.4 Модернизация насосов типа ЦНС в системах промыслового сбора

4.5.Анализ и выбор перспективных направлений повышения надежности

4.6.Выводы по главе

ГЛАВА 5. ВЫБОР ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В СИСТЕМАХ СБОРА, ПОДГОТОВКИ И ТРАНСПОРТА

НЕФТИ НА ПРОМЫСЛАХ

5.1 Область применения насосов в технологических схемах сбора, подготовки и транспорта нефти

5.2. Расчет необходимого давления на входе в центробежный насос при перекачке газонасыщенных жидкостей

5.3 Рекомендации по выбору центробежного насоса в системе сбора, подготовки и магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов

5.4 Выводы по главе

В системах сбора, подготовки, транспорта нефти и поддержания пластового давления основные затраты электроэнергии приходятся на насосное оборудование. В этих системах на нефтяных месторождениях России работает более 10 тысяч насосов, которые эксплуатируются в наиболее сложных условиях. Насосное оборудование в области сбора и подготовки перекачивает среды, плотность и вязкость которых меняется во времени. Газовые включения, находящиеся в транспортируемой среде, еще более ухудшают условия перекачки. Анализ показал, что 80 % насосов работают с дросселированием или в нерасчетном режиме. Все это снижает надежность и эффективность эксплуатационного оборудования. Сложившаяся ситуация объясняется тем, что для промысловых насосов отсутствовали достаточно точные методики расчета влияния вязкости и свободного газа на характеристики насосов, а также методики выбора и эффективного использования насосов в технологической цепочке. При переходе работы нефтедобывающих предприятий на коммерческую основу возникла потребность в насосах, характеристика которых соответствует перекачиваемой среде, потребность в модернизации насосов под перекачиваемую среду, в частности, с использованием сменных роторов и подрезки рабочих колес насосов. При освоении мелких месторождений возникла потребность в насосах на малые подачи. Это характерно, как для системы сбора, так и системы поддержания пластового давления. В связи с этим необходимы теоретические решения, позволяющие определить влияние перекачиваемой среды на характеристики насосов, дающие возможность повысить их эффективность и принять решение о модернизации старых и создании новых насосных агрегатов. Разработка большего количества мелких удаленных месторождений и нерентабельность транспорта попутного газа традиционными методами привела к сжиганию газа на факелах (около 10 млрд. м3/год). Возникла необходимость в оборудовании, способном перекачивать газожидкостную смесь по одному трубопроводу. Стало очевидным, что подготовку продукции скважин на центральных пунктах сбора целесообразно сочетать с однотрубным транспортом газожидкостной смеси. За рубежом активно разрабатываются различные типы нагнетателей, способных перекачивать газожидкостные смеси. У нас же отсутствие технических средств для перекачки газожидкостных смесей не позволяет усовершенствовать технологии в нефтегазодобыче, снизить капиталовложения и сроки обустройства месторождений. В результате, помимо потерь, выбросы в атмосферу нефтяных газов, особенно содержащих сероводород, и продуктов их сгорания, существенно ухудшают экологическую обстановку.

Учитывая важность изложенного, разработка научных и технических основ, повышающих эффективность и надежность насосного оборудования на промыслах, создание новых и модернизацию старых насосных установок, разработка теоретических и технических решений, позволяющих обеспечить утилизацию газа на промыслах, являются актуальными проблемами.

Цель работы. Повышение эффективности и надежности функционирования насосного оборудования и технологических систем сбора, подготовки, транспорта нефти и поддержания пластового давления.

Основные задачи работы:

1. Исследование характеристик центробежных насосов, разработка способа и метода расчета их при перекачке газожидкостных смесей центробежными насосами.

2. Разработка теоретических и технических решений, обеспечивающих утилизацию газа на промыслах с мелких удаленных месторождений.

3. Разработка нового метода расчета напорных характеристик центробежных насосов на вязких жидкостях.

4. Разработка нового метода расчета напорных характеристик центробежных насосов при подрезке рабочих колес.

5. Разработка теоретических и технических решений, обеспечивающих мо6 дернизацию старых и создания новых насосов систем сбора и поддержания пластового давления. 6. Разработка методики выбора и эффективной эксплуатации центробежных насосов в технологической схеме сбора и подготовки нефти.

1. РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ НА ГАЗ О ЖИДКОСТНЫХ

СМЕСЯХ

5.4. Выводы по главе 5

1. Экспериментально обосновано, что при перекачке газожидкостных смесей центробежными насосами давление на входе в насос достаточно держать равным давлению сепарации.

2. На основе подконтрольной эксплуатации промысловых насосов (ЦНС и НК) разработан руководящий документ по эффективному выбору и применению насосов в системах промыслового сбора и подготовки продукции нефтяных скважин на промыслах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследованы характеристики центробежных насосов на газожидкостных смесях в зависимости от конструктивных и технологических параметров. Выяснено, что промышленная перекачка газожидкостных смесей возможна при создании однородной газожидкостной смеси на входе в насос. В зависимости от газосодержания перекачиваемой среды замерена скорость звука и определено, что причиной срыва подачи на гомогенной газожидкостной смеси является акустическое запирание потока в каналах рабочего колеса. Экспериментально установлена аналогия срыва подачи центробежного насоса при кавитации и перекачке мелкодисперсных газожидкостных смесей.

Получены теоретические зависимости, из которых следует, что при отсутствии скольжения фаз в диспергированной среде фазовые переходы в каналах рабочего колеса не влияют на напорную характеристику насоса. Приводятся расчетные зависимости напорных характеристик и срывных ветвей центробежного насоса на газожидкостных смесях.

На уровне изобретений предложены способ перекачки и конструкция диспергирующего устройства, обеспечивающие транспорт газожидкостных смесей с заданным газосодержанием.

Полученные результаты апробированы и внедрены на промыслах Башкирии, Татарии и Вьетнама.

2. Используя преимущества центробежного насоса и эжектора в перекачивании газожидкостных смесей, предложены технологические схемы и технические решения, обеспечивающие утилизацию газа с мелких удаленных месторождений Европейской части России. Разработка выполнена на уровне патента и реализована в НГДУ "Азнакаевнефть".

3. Установлено, что основным фактором, влияющим на снижение напорных характеристик центробежного насоса с изменением вязкости перекачиваемой среды, является толщина слоя вытеснения, возникающая на основном и покрывном дисках рабочего колеса. Предложены расчетные зависимости, которые подтверждены экспериментально и позволяют рассчитывать напорные характеристики насосов в зависимости от вязкости для любых типов центробежных насосов. Расчеты внедрены в руководящем документе.

4. Показано, что при расчете напорных характеристик центробежных насосов в зависимости от подрезки рабочего колеса необходимо учитывать изменение ширины каналов и углов наклона лопаток. На основе уравнения Эйлера получены расчетные зависимости, справедливые для любых типов центробежных насосов.

Зависимости экспериментально подтверждены и внедрены в руководящем документе.

5. Экспериментально и теоретически определена величина минимального давления на входе в центробежный насос при откачке продукции скважин из сепараторов. Это позволяет не поднимать сепараторы на величину ка-витационного запаса (2,8 - 7 м), установленную ВНТПЗ-85. Результат внедрен в руководящем документе стандартизации.

6. На основании промышленных и ведомственных испытаний двухвинтовых насосов на промыслах сделан вывод о применимости их для перекачки газожидкостных смесей и вязких жидкостей, а также о перспективе их разработки на подачи 10, 20 м3/ч с давлением до 2,5 МПА. Разработка насосов для вязких жидкостей и газожидкостных смесей выполнена на уровне изобретений.

7. Проведена модернизация насосов типа ЦНС (МС) для внутрипро-мыслового транспорта продукции нефтяных скважин.

Результаты подконтрольных испытаний модернизированных насосов на промыслах показали возможность их применения для перекачки продукции нефтяных скважин.

Результаты внедрены в «Указаниях по применению насосов типа ЦНС в системах промыслового сбора, подготовки и транспорта нефти».

8. Анализ работы насосного оборудования в системе промыслового сбора выявил наиболее слабые узлы насосных агрегатов. Это подшипники и гидропята. Предложены теоретические зависимости, на основе которых улучшена конструкция и повышена надёжность работы гидропяты при перекачке вязких жидкостей. На уровне изобретения предложена конструкция гидропяты.

9. Руководящий документ стандартизации по выбору и применению центробежных насосов в системах сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин на промыслах, разработанный на основе испытаний насосов типа ЦНС и НК на промыслах, позволяет повысить надежность и эффективность использования насосов.

10. Анализ насосного оборудования в системе поддержания пластового давления выявил конструктивные недостатки, основным из которых является громоздность маслосистемы охлаждения подшипниковых узлов. Определена потребность в разработке новых типоразмеров насосов на подачи 20, 40, 60, 80 м3/час с напором до 2000 метров. Разработаны насосные агрегаты ЦНС 63-1400, ЦНС 63-1800, ЦНС 63-1900, ЦНС 80-1400, ЦНС 80-1800 с вариантами охлаждения подшипников перекачиваемой средой, водой или воздухом и освоено их серийное производство на «Боткинском заводе».

11. Создание сменных роторов на 90 м3/час для применяемых насосов ЦНС 180-1422, ЦНС 180-1900 дало возможность более эффективно использовать парк этих насосов, который имеется на промыслах.

Впервые в нефтяной промышленности в комплексной постановке решены в теоретических и практических аспектах проблемы создания современной технической базы по транспорту газожидкостных смесей с мелких удаленных месторождений. Практическая направленность исследований -центробежный насос с диспергатором, насосно-эжекторные установки, двухвинтовые насосы и разработанные технологические схемы позволяют обеспечить совместный транспорт жидкости и газа по одному трубопроводу для промыслов Европейской части России и Сибири.

На основе опыта проведения промышленных испытаний всех модификаций нефтяных насосов (НК, ЦНС) в системе сбора и насосов ЦНС системы ППД автором отражены достоинства и недостатки насосов, эксплуатируемых на промыслах. В системе промыслового сбора проведена модификация насосов, предназначенных для воды на нефтяные типоразмеры. Осуществлена их промышленная апробация на промыслах.

В системе ППД разработаны и внедрены сменные ротора, разработаны и серийно освоены насосы на производительность 63 и 80 м3/час и напором до 1800 метров. Эти типоразмеры позволили внедрить на предприятиях отрасли импортозаменяющее оборудование.

Впервые дано теоретическое обоснование пересчета характеристик центробежных насосов с воды на вязкие жидкости, раскрывающие физическую суть процесса, происходящего в рабочем колесе на основе теории пограничного слоя. Дано теоретическое решение расчета напорных характеристик при подрезке рабочего колеса. Расчеты по влиянию вязкости и подрезки рабочего колеса на характеристики насоса справедливы для любых типов центробежных насосов и могут быть использованы при проектировании.

Полученные теоретические и экспериментальные решения по влиянию на характеристики насосов вязкой эмульсионной среды, свободного газа, подрезки, сменных роторов, расточки втулки гидропяты и др. позволили создать руководство по эффективному выбору и применению насосов в системе добычи нефти. Для коммерческого выбора насосов, особенно за рубежом, рекомендуется использовать интегральный критерий качества.

Дальнейшие исследования по проблеме должны быть направлены:

• на отработку методики расчета центробежных насосов при перекачке газожидкостных смесей на промыслах с определением скорости звука в

1. Кривченко Р. И. Гидравлические машины. Турбины и насосы М.: Энергия, 1978.

2. Касьянов В. М. Гидромашины и компрессоры М.: Недра, 1981.

3. Гафуров О. Г. Влияние дисперсности газовой фазы на работу ступени погружного электроцентробежного насосаУ/Тр. ин-та/БашНИПИнефть.-1973.~ Вып. 34.

4. Григоращенко Г. И. Результаты исследования работы центробежного насоса АЯП-150 при перекачке газонефтяных смесей//Нефтепромысловое дело.-1970.-Вып. 180.

5. Kopp Hannes. Beitrag zur Untersuchuns der Wiederentlufte fanigkeit von radialen Kreiselpumpen mit vertikaler welle, 1971, Stuttgart.

6. Ляпков П. Д. Влияние газа на работу ступеней погружных центробежных насосов//Тр. ин-таУВНИИ 1959 - Вып. 22.

7. Murakami M., Suehiro H., Isaji T., Kajita I. Floue of entrained dir in centrifugal pumps. 13th Congr. Internat. Assoc. Hudraul. Res., Kyot, 1969, Proc., Vol. 2.

8. Prinetti G., Scarsi G. La visualizzazione dei fenomeni nella girante di una pompa centrifuga alimentata con mischugli aria acqua Iugegnere, 1971, N 7-8.

9. Максимов В. П. Эксплуатация нефтяных месторождений в осложненных условиях М.: Недра, 1976.

10. Ю.Игревский В. И. Исследование влияния газовой фазы на характеристику многоступенчатого центробежного насоса при откачке газожидкостных смесей из скважин: Дис. канд. техн. наук.- М., 1977.

11. П.Аксенов Г. И., Елизаров А. В., Максимов В. Г. Пути повышения эффективности работы погружных центробежных насосов//Нефть и газ Тюме-ни.-1972.-№ 13.

12. Шищенко Г. И., Бакланов Б. И. Насосы в нефтяной промышленно-сти//ОНТИ, 1936.

13. Ляпков П. Д. О формах течения водовоздушных смесей в каналах рабочих органов центробежного насоса//Химическое и нефтяное машиностроение.- 1968,-№ ю.

14. Репин Н. Н., Девликамов В. В., Юсупов О. М., Дьячук А. И. Технология механизированной добычи нефти М.: Недра, 1976.

15. Муравьев М. И., Мищенко И. Т. Эксплуатация погружных центробежных электронасосов в вязких жидкостях и газожидкостных смесях М.: Недра, 1969.

16. Максимов В. П., Аксенов Г. И. Работа погружных центробежных насосов на многокомпонентных смесях//Тр. ин-та/Гипротюменьнефтегаз 1971-Вып. 24.

17. Ляпков П. Д. Определение характеристики работы ступени погружного центробежного насоса на смесях воды и воздуха на характеристике работы ступеней на воде. Научно-технический сборник по добыче нефти. М., 1959, вып. 5, с.57-65.

18. Григоращенко П. И. Экспериментальное исследование работы центробежного насоса АЯП-150 на водонефтяных эмульсиях без газа и со свободным газом//Нефтепромысловое дело,- 1972,- № 6.

19. Ляпков П. Д., Дорощук Н. Ф., Златкис А. Д. Результаты исследования погружного центробежного насоса на нефти и нефтегазовых смесях//Татарская нефть,- 1962.-№ 4.

20. Шарипов А. Г., Минигазимов М. Г. Исследование влияния газа на работу погружного центробежного электронасоса ЭЦН 5-130-600//Нефтяное хозяйство, 1969.

21. Ван Бан Ле. Исследование влияния газа на работу погружных центробежных электронасосов для эксплуатации нефтяных скважин: Дис. канд. техн. наук,-М., 1960.

22. Гафуров О. Р. Исследование особенностей эксплуатации погружными центробежными насосами нефтяных скважин, содержащих в продукции газовую фазу: Дис. канд. техн. наук.- Уфа, 1972.

23. Репин Н. Н., Гафуров О. Г. Исследование работы ЭЦП 5-80-800 с диспергирующим устройством при откачке многокомпонентных смесей//Тр. ин-та/БашНИПИнефть,- 1973,- Вып. 34.

24. Яременко О. В. Испытания насосов М.: Машиностроение, 1976.25.3айдель А. Н. Ошибки измерения физических величин- Л.: Наука,1974.

25. Вассерман А. А., Кезавчинский Я. В., Рабинович В. А. Теплофизиче-ские свойства воздуха и его компонентов М.: Наука, 1966.

26. Гордюхин Ю. А. Исследование растворимости метана и нефтепромысловых газов в нефтях//Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов-1972-№ 12.

27. Бабалян Г. А. Физико-химические процессы в добыче нефти М.: Недра, 1974.

28. Бажайкин С. Г. Характеристики центробежного насоса со спиральным отводом при перекачке недиспергированных газожидкостных смесей//Тр. ин-та/ВНИИСПТнефть.- 1976,- Вып. 14.

29. Бажайкин С. Г., Колпаков Л. Г., Володин В. Г. Об изменении характеристики центробежного насоса, работающего на крупнодисперсной газожидкостной смеси//Тр. ин-та/ВНИИСПТнефть,- 1976,- Вып. 17. С. 199-206.

30. Бажайкин С. Г. Влияние свободного газа на кинематику потока жидкости в каналах центробежного насоса//Тр. ин-та/ВНИИСПТнефть. Сбор, подготовка и транспорт нефти и воды Уфа - 1977 - Вып. 19. - С.120-123.

31. Еникеев Г.Г., Бажайкин С.Г. Проектирование лопастных насосов / Учебное пособие. УАИ, 1988. - С.81.

32. Руднев С. С. Пособие по гидромашинам//Тр. ин-та/ВНИИГидромаш,-1970,- Вып. 40,- С. 3-16.

33. Грабовский А. М., Иванов К. Ф., Пушенко Я. В. О связи коэффициента быстроходности с основными параметрами центробежного насоса при регулировании впуском воздуха//Изв. вузов. Энергетика.- 1970,- №11.

34. Руднев С. С. Основы теории лопастных решеток. Учебное пособие.-М.: Изд-во МВТУ, 1978.

35. Грабовский А. М., Иванов К. Ф.,'Пушенко Я. В. Определение основных параметров центробежных насосов при регулировании подачи впуском воздухаУ/Изв. вузов. Энергетика 1971- № 12.

36. Арсеньев В. М. Исследование потока в рабочем колесе центробежного насоса низкой быстроходности/ЛГидравлические машины 1967 - № 1.

37. Ден Г. Н. Механика потока в центробежных компрессорах- Л.: Машиностроение, 1973.

38. Лившиц С. П. Аэродинамика центробежных компрессорных машин-М.-Л.: Машиностроение, 1966.

39. Рис В. Ф. Центробежные компрессорные машины,- Л.: Машиностроение, 1964.

40. Селезнев К. П., Тучин И. А., Шкарбуль С. Н. Исследование пространственной структуры потока в каналах центробежного колеса с радиальными на входе лопатками//Тр. ин-та/ЛПИ.- 1970 № 316.

41. Тимшин А. М. Экспериментальное исследование структуры потока на выходе из центробежного колеса насоса//Гидравлические машины 1971.-№ 4.

42. Шкарбуль С. Н. Экспериментальное исследование структуры потока в рабочем колесе центробежного компрессора с различными профилями лопа-ток//Тр. ин-та/ЛПИ.- 1962-№221.

43. Жукова Т. И. Влияние содержания газа в жидкости на всасывающую способность центробежного насоса/УИзв. вузов. Нефть и газ,- 1966.-№ 4.

44. Кремлевский П. П. Расходомеры -М-Л.: Машгиз, 1963.

45. Степанов А. И. Центробежные и осевые насосы М.: Машиностроение, 1960.

46. Ломакин А. А. Центробежные и* осевые насосы- М- Л.: Машиностроение, 1966.

47. Колпаков Л. Г. Центробежные насосы магистральных нефтепроводов. -М.: Недра, 1985.

48. Тронов В. П. Разрушение эмульсии при добыче нефти,- М.: Недра, 1974.

49. Игревский В. И. Исследование влияния газовой фазы на характеристику многоступенчатого центробежного насоса при откачке газожидкостных смесей из скважин: Дис. канд. техн. наук М., 1977.

50. Бэтчелор Р. К. Волны сжатия в суспензии газовых пузырьков в жидко-сти/УПериодич. сбор. Механика 1968.-Э-199.

51. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения М.: Мир, 1972.

52. Мамаев В. А., Одишария Г. 3., Кланчук О. В., Семенов Н. И., Точигин А. А. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах,-М.: Недра, 1969.

53. Дейч Н. Е. Техническая газодинамика,-М.: Госэнергоиздат, 1961.

54. Локштанов К. Е., Стефановский В. А. Анализ режимов запирания каналов с двухфазным потоком при различных формах распределения небольших примесей газа и жидкости//Лопаточные машины и струйные аппараты. Машиностроение 1968 - № 3.

55. Гужов А. И., Медведев В. Ф. Некоторые особенности истечения газожидкостной смеси через цилиндрические насадки//Теплоэнергетика.- 1966-№11.

56. Гужов А. И., Медведев В. Ф. Исследование истечения газожидкостных смесей через цилиндрические насадки при критических парамет-рах//Теплоэнергетика 1966.-№ 8.

57. Фисенко В. В. Критические двухфазные потоки-М.: Атомиздат, 1978.

58. Пфляйдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов М.: Машгиз, 1960.

59. А. с. № 620665(21). Способ перекачивания газожидкостных смесей центробежными насосами/Бажайкин С. Г\, Чернышев Э. А, Колпаков Л. Г., Володин В. Г. Кл. Б04В7/04, заявл. 18.06.1975, опубл. 25.08.1978. Б.И. № 31.

60. Лойцянский Л. Р. Механика жидкости и газа М.: Наука, 1978.

61. Карелин В. Д. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах- М.: Недра, 1975.

62. Бажайкин С. Г., Володин В. Г. О причине срыва подачи при работе центробежного насоса на газожидкостных смесях//Машины и нефтяное оборудование,- 1976 -№ 5. -С.21-22.

63. Спрейкер Н. А. Влияние свойств жидкости на кавитацию в центробежных насосах/ЛГруды Американского общества инженеров-механиков.-196 5 -№3.

64. Рогачев В. В., Флоринский М. М. Насосы и насосные станции М.: Колос, 1975.

65. Бажайкин С. Г., Володин В. Г., Колпаков Л. Г. Об аналогии в причинах срыва подачи центробежного насоса при кавитации и при перекачке мелкодисперсных газожидкостных смесей//Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов- 1973.-№ 1. -С. 14-17.

66. Васильев Ю. Н. Некоторые одномерные задачи течения двухфазной га-зопарожидкостной смеси. Лопаточные машины и струйные аппараты М.: Машиностроение,- 1972 - № 6.

67. Дейч М. Е., Филиппов Р. А., Стекольщиков Е. В. Скорость звука вдвухфазных средах//Теплоэнергетика 1964 - № 8.

68. Гужов А. И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа М.: Недра, 1973.

69. Чебаевский В. Ф., Петров В. И. Кавитационные характеристики центробежных насосов М.: Машиностроение, 1973.

70. Банкиров А. И.; Бриксман А. А., Васильев Ю. И., Макулов Р. А. Распространение упругих колебаний в нефтяных скважинах. Техника добычи нефти//Тр. ин-та/ВНИИ,- 1961.-Вып. ХХХУ.

71. Бажайкин С. Г., Багманов А. А., Сыртланов А. Ш. Промышленные исследования работы центробежного насоса с диспергирующим устройством в системе промыслового сбора//Тр. ин-та/ВНИИСПТнефть,- 1978 Вып. 21. С35-39.

72. А.С. № 2322642/23-06 от 29.05.79 г. Диспергирующее устройство для газожидкостных смесей / Бажайкин С. Г., Володин В.Г., Чернышев Э.А., Га-фуров О.Г. Кл. ВОШЛИ, заявл. 11.02.1976, опубл. 30.07.1980. Б.И. № 28.

73. Володин В.Г., Азаматова А.Ш., Бажайкин С.Г. и др. Об одном способе измерения концентрации свободного газа в двухфазном потоке / Тезисы докладов. 11 школа-семинар по проблемам трубопроводного транспорта академика АН АзССР А.Х. Мирзаджанзаде. Уфа, 1988.

74. Бажайкин С. Г., Крюков В. А. Применение диспергирующего устройства к центробежному насосу в системе промыслового сбора нефти и газа//Тр. ин-та/ВНИИСПТнефть.-1977 Вып. XIX. - С. 124-129.

75. Казак А. С. Новая концепция обустройства нефтяных месторожде-ний//Нефтяное хозяйство.- 1991.- № 4.

76. Новое оборудование, используемое в трубопроводном транспорте неф-ти//Транспорт и хранение нефти 1989 - №11.

77. Харрисон Д. Обзор исследований нефтяных трубопроводов,- Материалы симпозиума по трубопроводному транспорту в Лондоне 12-13 февраля 1987 г., Англия.

78. Компания «Аджип» сосредоточивает усилия на увеличении добычи нефти и газа//Нефть, газ и нефтехимия за рубежом 1989 - № 4.

79. Испытания многофазного насоса при высоких и низких давлени-ях//Нефть, газ и нефтехимия за рубежом,- 1989 № 4.

80. Насосы для перекачки газожидкостных смесей//ЭИ. Транспорт и хранение нефти 1990 - № 1.

81. Заявка 2594183 (Франция), МКИ Г 04 Д 13/12.

82. Международная заявка 86/05557 МКИ Г 04 Д 31/00.

83. Гидравлический насос для многофазной перекачки продукции скважин// Нефть, газ и нефтехимия за рубежом 1989 - № 3.

84. Конструкция насоса WST/Шефтъ, газ и нефтехимия за рубежом.-1989,-№3.

85. Гидравлический насос главный элемент схемы многофазной перекачки продукции скважин/ЛГранспорт и хранение нефти.-1989.-№ 24.

86. Разработка подводного бустерного агрегата/ЛГранспорт и хранение нефти.- 1990,-№ 3.

87. Агрегат насосный двухвинтовой 2ВВ 200/16-180/25. Техническое задание на опытно-конструкторскую работу Уфа: ВНИИСПТнефть, 1989.

88. Агрегат насосный двухвинтовой 2ВВ 100/25. Техническое задание на опытно-конструкторскую работу,- Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988.

89. Грайфер В. И. и др. Испытание опытного образца насоса-компрессора типа РКО-4,5/15 в промысловых условиях. Вопросы бурения скважин, добычи нефти и экономики//Сбор. тр. ТатНИИ- 1968 Вып. XI.

90. Разработка крупных насосных агрегатов для перекачивания пенных дрожжевых продуктов с повышенным газосодержанием 40-50 %. Отчет (промежуточный). Тема 0651-81-10.-М.: ВНИИГидромаш, 1984.

91. Донец К. Г. Дожимная струйная установка для совместного транспорта продукции скважин на ЦПС//Нефтяное хозяйство 1989.- № 9.

92. Установка перекачки газожидкостных смесей УПГЖС-4,0. Техническое задание (к договору 1-1-89-1) Уфа: ВНИИСПТнефть, 1989.

93. Разработка автоматизированной установки для перекачки газожидкостных смесей в системах сбора продукции скважин, УПГЖС-4,0-400. Отчет о патентных исследованиях-Уфа: ВНИИСПТнефть, 1986.

94. Установка перекачки газожидкостной смеси УПГЖС-40-400. Паспорт,- Уфа.: ВНИИСПТнефть, 1989.

95. Патент РФ № 1749556. Насосно-эжекторная установка/ Дроздов А.Н., Игревский В.И., Бажайкин С.Г., Танеев Р.Г. -M.bGi.E04F5/54, заявл. 21.03.1990, опубл 23.07.1992. Б.И. № 27.

96. Донец К. Г. Гидроприводные струйные компрессорные установки,-М.: Недра, 1990.

97. Каталог. Ливгидромаш. 1999'г.

98. Каталог. Ермак-Экология. 1999 г.

99. Патент № 2094658 от 06.04.1995 г. Двухвинтовой насос/Бажайкин С.Г., Гумеров А.Г., Багманов A.A. и др. Kn.F04C2/16, заяв. 06.04.1995, опубл. 27.10.1997.Б.И.№ 30

100. A.c. № 1779788 от 16.05.1989. Двухвинтовой насос для откачки высоковязких жидкостей. Рабинович Г.И., Беркутов И.С., Бажайкин С.Г. Кл. F04C18/16, заявл. 16.05.1989, опубл.07.12.1992. Б.И. №45.

101. Гужов А.И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа, М., Недра, 1972 г.

102. Осипов М.Г., Цветков JI.A. Применяемые системы сбора нефти и газа и пути их совершенствования. Тр. Гипрвостокнефти, вып. 10, М., изд-во "Недра", 1967.

103. Особенности сбора и внутритрубопроводной деэмульсации нефти на промыслах Западной Сибири. Тематические научно-технические обзоры. ВНИИОЭНГ,М., 1970 г.

104. Альтшуллер С.А., Елин H.H., Ярмизин В.Г. "Оптимизация проектных решений в системах нефтегазосбора Западной Сибири". Нефтяное хозяйство, № 10, М., 1989 г.

105. Каспарьянц К.С. Промысловая подготовка нефти. М., Недра, 1966г.

106. Мазепа Б.А. Совершенствование систем нефтесбора на промыслах, М., Гостоптехиздат, 1963 г.

107. Raker О, Oil and Gas J, Juli, 26, 54.

108. Афанасьев В.Н. О расчете трубопроводов, транспортирующих нефтегазовую смесь. Труды Гипровостокнефти, вып. 4, Гостоптехиздат, 1961 г.

109. Мамаев В., Одишария Г.Э. Рекомендации по гидравлическому расчету трубопроводов, транспортирующих газожидкостные смеси. ВНИИОЭНГ. М., 1967 г.

110. Гужов А.И., Титов В.Г., Васильев В.А. Вопросы гидравлического расчета трубопроводов при совместном движении нефти и газа ВНИИОЭНГ, М., 1968 г.

111. Kern R, Hydrocarbon Processing, V 48, № 10,Oktober 1969.

112. Ямаширо К.И. Сала-Эпильоп Л .Г., Фарипа И.Л. Расчет двухфазного потока с помощью ЭВМ. Нефть, газ и нефтехимия, № 12, 1986 г.

113. Корнилов Г .Г., Гурьянова В.А., Галимова Г.Ю., Евстигнеева А.И., Гужов А.И., Васильева В.А. Методическое руководство по вопросам проектирования и эксплуатации однотрубных систем сбора. РД 39.3-1034-84, ВНИИСПТнефть, Уфа, 1984 г.

114. Корнилов Г.Г., Галлямов Н.Н., Карамышев В.Г., Канашин В.П. Движения газожидкостных смесей в трубопроводах. 412 е., Уфа, 1999 г.

115. Корнилов Г.Г. О коэффициенте скольжения в двухфазных газожидкостных потоках. Инж. Физ. Журнал. Июль, том XIII, № 1, М., 1982 г.

116. Логье М., Боршо Г. Расчет двухфазного потока нефти и газа в трубопроводах. Нефть, газ и нефтехимия, № 8, 1985 г.

117. Системы сбора нефти и газа на нефтяных месторождениях за рубежом. Обзор, М., ВНИИОЭНГ, 1978 г.

118. Subesea system multiphase transport gron "Oil and Gas J". 1990, 88, №31.

119. Francis A.K., Leggate J.S., Stephenson G.W., Developments in the application of multiphase systems to Oil productschemes. Chem. Eng. Res and Des. 1988, 66, №4.

120. Harrison D. Httroleum hihtline related research reviewed. Petrol Rev. 1988, 42 № 495, 29, 31, 33, 35, 36.

121. Пиядин M.H., Пелевин В.В, Скрипников Ю.В., Сковородников Ю.А. Пуск и эксплуатация нефтепровода Уса-Ухта. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, № 12, М., ВНИИОЭНГ, 1975 г.

122. Корнилов Г.Г., Крюков В.А., Пелевин Л.А., Тойгузин Н.И. Эффективность технологии транспорта нефти с растворенным нефтяным газом. Нефтяное хозяйство, № 2, 1977 г.

123. Писарик М.Н. Опыт перекачки высоковязких нефти и нефтепродуктов, № 10, М., ВНИИОЭНГ, 1972 г.

124. Репин H.H., Карамышев В.Г. Оптимальные условия транспорта высоковязких жидкостей с добавкой газа. Нефтепромысловое дело и ВИТС, М., ВНИИОЭНГ, вып. 4, 1984.

125. Галкин А.Л., Коробкин В.Г. Моделирование перспектив развития отраслей и многоотраслевых комплектов в новых условиях хозяйствования.

126. Афиногенов И. И. Работа центробежных насосов при перекачке воды и вязких жидкостей М.: ЦИМТНЕФТИ, 1947.

127. Ибатулов К. А. Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на нефть-Баку: Изд-во «Азербайджан», 1952.

128. Аитова Н. 3., Колпаков Л. Г. Приближенный метод пересчета напорных характеристик центробежных насосов с воды на вязкую жидкость в оптимальной зоне подач//РНТС. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов,-1981,-№ 2.

129. Аитова Н. 3. Анализ зависимости коэффициента полезного действия магистральных насосов от вязкости перекачиваемой жидкости с учетом частоты вращения ротора насоса//Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов,- Уфа: ВНИИСПТнефть, 1980.

130. Колпаков Л. Г., Еронен В. И. и др. Вопросы эксплуатации центробежных насосов магистральных трубопроводов при перекачке нефти и нефтепродуктов,- М.: ВНИИОЭНГ, 1970.

131. Суханов Д. Я. Работа лопастных насосов на вязких жидко стях-М.: Машгиз, 1952.

132. Руднев С. С. Баланс энергии в центробежном насосе//Химическое машиностроение,- 1978 № 3.

133. Ляпков П. Д. Пересчет характеристик погружных центробежных насосов с воды на жидкость другой вязкости//ЦБТИ. Погружные насосы для народного хозяйства.- 1962.

134. Аитова Н. 3., Еронен В. И., Колпаков Л. Г. Методика расчета напорных характеристик и пересчета параметров центробежных насосов магистральных нефтепроводов при изменении частоты вращения и вязкости перекачиваемой жидкости. РД 39-30-990-84.

135. Володин В. Г., Еронен В. И. и др. Усовершенствование узлов насосных агрегатов НПС//Обзор. информ. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов,-М.: ВНИИОЭНГ, 1977.

136. Солдатов К. Н. Методика пересчета характеристик центробежных насосов для случая перекачки вязких жидкостей//Нефтяное хозяйство 1950 -№7.

137. ПроскураГ.Ф. Гидродинамика турбомашин. Машгиз 1954 г.

138. Проскура Г. Ф. Центробежные и пропеллерные насосы. М: Машгиз, 1932.

139. Алексапольский Д.М., Малюшенко В.В. Влияние рабочего колеса на характеристики ступени питательного насоса. Изв. вузов. Энергетика. 1964 г., № 10. С. 78-83.

140. Дурнов П. И. Насосы и компрессорные машины Киев: Машгиз, 1960.

141. Исследование гидромашин//Тр. ин-та/ВИГМ 1963 - Вып. XXXII.

142. Селезнев К. П. Теория и расчет турбокомпрессоров М.: Недра, 1968.

143. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.-М.: Недра, 1969.

144. А. Дж. Рейнольде. Турбулентные течения в инженерных приложениях-М.: Недра, 1979.

145. Шевелев Ю.Д. Трехмерные задачи теории ламинарного пограничного слоя. -М.: Наука, 1977.

146. Романенко П. Н. Гидродинамика и тепломассообмен в пограничном слое: Справ,-М.: Недра, 1974.

147. Ландау Л. Д., Лифшиц В. М. Гидродинамика М.: Недра, 1988.

148. Шерстюк А. Н. Расчеты течений в элементах турбомашин М.:1. Недра, 1967.

149. Шкарбуль С. Н. Расчет пространственного пограничного слоя во вращающихся каналах центробежных колес//Энергомашиностроение.-1973.-№ 1.

150. Седов П. И. Механика сплошной среды,- М.: Наука,- 1970 Т. 2

151. Колпаков JI. Г. Исследование характеристик и режимов работы насосных станций магистральных нефтепроводов большого диаметра: Дис. д-ратехн. наук.-Уфа, 1974.

152. Гумеров А.Г., Колпаков Л.Г., Бажайкин С.Г. Центробежные насосы в системе сбора, подготовки и магистрального транспорта нефти / М: Недра, 1999, с.293.

153. Бажайкин С.Г., Акбердин А.М., Вишневская Т.Н. и др. Руководство определения и оценки эксплуатационных параметров насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов. РД-39-023-2000. Уфа, 2000 г., с. 93.

154. Бажайкин С.Г., Хангильдин В.Г. О методе теоретического расчета характеристик центробежного насоса на вязкой жидкости. Тезисы докладов "Проблемы гидродинамики, надежности и прочности в современном трубопроводном транспорте". Уфа, 1997. - С. 51-52.

155. Бажайкин С.Г., Ахияртдинов Э.М. О физических явлениях, возникающих при работе центробежных насосов на вязких жидкостях и газожидкостных смесях / Сб. научн. тр. "Современные проблемы естествознания на стыках наук", т. 2. Уфа, 1998. - С. 203-206.

156. Бажайкин С.Г. Расчет напорных характеристик насосов при подрезке рабочего колеса и изменении ширины каналов на выходе / "Нефтяное хозяйство". М., 1999, № 7. - С. 40-41.

157. Бажайкин С.Г. Расчет напорных характеристик центробежных насосов при перекачке вязких жидкостей / "Нефтяное хозяйство". М., 1999, № 8. - С.8-39.

158. Бажайкин С.Г., Еронен В.И. О теоретическом расчете характеристик центробежного насоса на вязких жидкостях / "Системный анализ процессов разработки нефтяных месторождений и транспорта нефти и нефтепродуктов". Уфа, 1996. - С. 46-47.

159. М. Bergeron "Machines Hydrauliques" Paris, France, 1928.

160. Степанов A. И. Характеристики входных поворотных лопаток центробежных вентиляторов. ASME. Энергетическое машиностроение. № 4, 1964 г.

161. Филиппович С.А. О пересчете характеристик центробежных насосов. Вестник машиностроения. № 2, 1963 г.

162. VARLEY F.A. Changing cetntrifugal pump performence. Engineering, 1960, vol 190, №4929.

163. Панушка В. Уточненные расчеты формул Пфляйдерера, применяемых при проектировании центробежных насосов. "Strojirenstvi" 1961 г. № 8.

164. Еронен В. И., Колпаков JI. Г. Напорные характеристики магистральных центробежных насосов с учетом обточки рабочих колес//РНТС. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов 1975 - № 6.

165. Белоусов В. Д., Борисенко Т. М. Определение степени обточки колес центробежных насосов//НТС. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов,-М.: ВНИИОЭНГ,- 1967,-№ 7.

166. Стеценко Э. Г. Сменные колеса для повышения экономичности цент-робежных насосов на частичных режимах//Респ. межвед. НТС. Гидравлические машины Киев - 1967№ 1.

167. Михайлов А. К., Малюшенко В. В. Лопастные насосы М.: Машиностроение, 1977.

168. Проников А. С. Надежность машин М.: Машиностроение, 1978.

169. Баширов Б. П. Уровень надежности конденсатных насосов,- М.: Машиностроение, 1984.

170. Исследование и разработка технических решений на повышение эффективности и надежности насосного оборудования для внутрипромысло-вого транспорта продукции нефтяных скважин. Отчет о НИР 4-6-88.- Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988.

171. Башта Т.Н. Гидравлические приводы летательных аппаратов машиностроения. М. 1967 г.

172. Айзенштейн Л. Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности.-М.: Гостоптехиздат, 1957.

173. Щукин В. К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил М.: Машиностроение, 1980.

174. Патент РФ № 2003844. Гидравлическое разгрузочное устройство центробежного насоса. /Багманов A.A., Бажайкин С.Г., Воробьёв И.Р. Кл. F04D29/04, заявл. 15.04.1991, опубл. 30.11.1993. Б.И.№43

175. Абуталипов Р. С., Багманов А. А., Бажайкин С. Г. Модифицированные насосы ЦНС 105-441-2, ЦНС 180-383-2. Испытания и подконтрольная эксплуатация //Сер. Транспорт и хранение нефти,- М.: ВНИИОЭНГ, 1991. С 92.

176. Исследование и разработка системы виброизоляции насосных агрегатов БКНС на основе упругих амортизирующих креплений. Отчет о НИР. 2-1-83-2,- Уфа: ИПТЭР, 1986.

177. Хангильдин В. Г., Гарифуллина В. Г., Новикова Л. Ф. Методика расчета и проектирования систем виброизоляции блочной насосной станции,-Уфа: ВНИИСПТнефть, 1988.

178. Хангильдин В. Г. Методы повышения технического уровня, надежности и качества блочного насосно-энергетического оборудова-ния//Материалы совещания специалистов нефтегазодобывающих объединений,-1991.

179. Вибрация в технике//Под ред. К. В. Фролова,- М.: Машиностроение,-1981,-Т. 6.

180. Козловский М. 3. Нелинейная теория виброзащитных систем М.: Наука, 1966.

181. Беляковский Н. Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и арматуры на судах JL: Судостроение, 1965.

182. Боготип В. В. Динамическая усталость упругих систем- М.: Ростехиздат, 1956.

183. Турецкий В. В., Мизин Л. С. Об оптимальной амортизации упругих тел М.: Машиностроение,- 1970 - № 3.

184. Потемкин Б. А., Синев А. В. Синтез систем с учетом динамических свойств объекта и основания M.: МТТ, 1975 - № 2.

185. Хангильдин В.Г., Бажайкин С.Г. О перспективах применения виброизолирующих компенсирующих систем в трубопроводном транспорте. Тезисы докладов «Проблемы гидродинамики, надежности и прочности в современном трубопроводном транспорте»,- Уфа: 1997.

186. Методика гидравлического расчета подводящих нефтепроводов подпорных насосов НПС с резервуарными парками. РД 39-30-39-78.-Уфа: ВНИИСПТнефть, 1978.

187. Колпаков Л. Г., Рахматуллин Ш. И., Беркутов И. С. Инструкция по определению параметров эксплуатации системы резервуарный парк подпорные насосы. РД 39-30-140-79.

188. ВНТП 3-85. Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений. -М: 1995.252

189. Володин В. Г., Багманов А. А., Бажайкин С. Г., Файзуллин Н. Р. РДС 39-01-040-81. Руководство по выбору и применению насосов нефтяных центробежных в системе сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин. С.55.