Электродвигателя на его нагревание

Определяющим размером ПЭД является внешний диаметр Дд, а показателем, характеризующим его мощность, служит мощность теплового источника qд. Влияние этих параметров может быть условно оценено по величине tдоп, которая показывает время, в течение которого температура достигает допустимого значения Тдоп при условии сохранения ламинарного режима обтекания ПЭД. Формула для допустимого времени может быть получена из уравнения (4.24), если температуру в этом уравнении принять равной Тдоп:

                                  (4.28)

Однако такая оценка будет неполной, поскольку существенное значение, видимо, имеет и диаметр скважины Д, в которой действует тепловой источник мощностью qд и диаметром Дд. Влияние диаметра скважин сказывается на величине критерия Био и критического дебита Gдоп. Последний характеризует кризис ламинарного режима и начало резкого возрастания Bi.На рис. 4.5 представлены результаты расчетов Gдоп и tдоп по скважинами с УЭЦН и диаметрами обсадных колонн 146 и 168 мм. Погружные установки оснащены двигателями различной мощности, но одинакового диаметра Дд=103 мм. Технологическая жидкость - пластовая вода Ромашкинского месторождения. Результаты расчета для разных значений Дд приведены в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Результаты расчетов Gдоп и qдоп для различных значений диаметра ПЭД

* В числителе для колонны 146 мм, в знаменателе - для 168 мм.

Для анализа температурных процессов в зависимости от параметров системы насосная установка-скважина может служить отношение Gдоп/tдоп, т. е. минимально допустимая интенсивность освоения скважины. Это отношение приблизительно характеризует тот минимальный темп изменения притока в начальный период освоения, ниже которого наступает недопустимый перегрев ПЭД. С увеличением Gдоп/tдоп вероятность перегрева возрастает и, наоборот, если величина Сдоп/^доп в данной скважине незначительна, то даже при небольшой интенсивности освоения вероятность перегрева ПЭД будет мала.

Анализ данных, представленных на рис. 4.5 и в табл. 4.5, показывает, что допустимая интенсивность освоения возрастает с ростом мощности теплового источника qд. При этом надо учесть, что большие значения qд не обязательно соответствуют большей мощности ПЭД, так как величина qд удельная (на единицу объема). Например, для двигателей диаметром 103мм максимальной мощностью теплового источника обладает ПЭД 40-103МЗ, а не ПЭД С55-103МЗ. Таким образом, большая мощность двигателя не предопределяет, напряженных условий его работы. Двигатель малой мощности в период освоения может оказаться в напряженных термодинамических условиях.

Что касается размеров (диаметра) двигателя и скважины, то здесь важным являются не только их абсолютные значения, но и их разность. Если двигатель диаметром 103 мм, предназначенный по техническим условиям для скважины диаметром 146 мм, поместить в скважину диаметром 168 мм, то вероятность перегрева в период освоения резко возрастает. Величина отношения Gдоп/tдоп для указанного класса двигателей при этом увеличивается в 1,5-2 раза..

Для погружного двигателя диаметром 117 мм отношение Gдоп/tдоп в скважине диаметром 168 мм в 2,5-5 раз выше, чем в скважине диаметром 146 мм. На рис. 4.6 приведены результаты гипотетических расчетов параметра Gдоп/tдоп  в непосредственной зависимости от Д и Дд при qд = const.

Практический интерес представляет влияние физических свойств источника теплоты на параметр Gдоп/tдоп. На основе формул (4.25) и (4.28), расшифровки критерия Био и коэффициента температуропроводности с использованием соотношения

выводится соответствующее уравнение:

(4.29)

Из формулы (4.29) видно, что с ростом теплоемкости и плотности теплового источника величины Gдоп/tдоп падает; влияние теплопроводности не отмечается.

Представленные здесь расчетные формулы не отражают влияния положения ПЭД в скважине. Аналогичные уравнения, учитывающие неосесимметричность теплового источника, весьма громоздки и здесь не приводятся. Достаточно отметить, что в предельном случае касания ПЭД к обсадной колонне величина Gдоп/tдоп, подсчитанная по формуле (4.29), должна быть увеличена на 10-15%, а значение tдоп, определенное по формуле (4.28), - соответственно уменьшено на ту же величину.

Использование отношения Gдоп/tдоп в качестве минимизируемого показателя может оказаться целесообразным и при анализе влияния свойств охлаждающей жидкости на вероятность перегрева погружного двигателя. Не останавливаясь на этом подробно, отметим, что использование технологической жидкости типа пластовой нефти вместо пластовой воды Ромашкин-ского месторождения приводит к росту параметра Gдоп/tдоп с 35 - 40 до 140 - 150 т/(сут-ч) (ПЭД 40-103МЗ, Дд = 146 мм). Следовательно, во втором случае (пластовая нефть) приток из пласта в период освоения должен осуществляться в 3,5 - 4 раза интенсивнее.