Какие насосы предпочтительнее использовать в нефтегазовой отрасли для многофазных потоков: роторные или ротодинамические?
Преимущество некоторых роторных конструкций — это их способность повышать давление различных видов смесей жидкостей и газов с широким диапазоном плотности. Это преимущество полезно при работе с низковязкими жидкости, такими как нефть и газ, и позволяет более широко применять винтовые насосы.
При использовании ротодинамических насосов в таких областях применения необходимо варьировать их число оборотов в соответствии со стандартным диапазоном объемной доли газа. Кроме того, в нефтегазовой отрасли многофазные потоки часто оказываются неравномерными до такой степени, что могут образоваться газовые или водяные пробки, которые сохраняются в течение длительного времени. Также могут возникать связанные с этим перепады давления. Многофазные роторные насосы без проблем работают в таких условиях изменяемости технологических параметров, даже без изменения скорости. Комплексные многофазные насосные установки, в состав которых входят такие универсальные насосы, часто используются в качестве бустерных насосов, расположенных непосредственно после скважин.
Винтовые, пластинчатые и кулачковые насосы обеспечивают определенные преимущества в таких условиях эксплуатации. Отличительная конструктивная особенность винтовых многофазных насосных установок — это уравновешивание осевых сил и винтовая пара. Внутренние утечки и потери через образовавшиеся зазоры существенно влияют на производительность этих установок. При работе с несжимаемыми жидкостями потери одинаковы во всех местах образования замкнутых полостей, определяемых зацепляющимися винтами, а давление повышается линейно по всей длине винта. В многофазном потоке при утечке газ сжимается и заполняет объем каждой замкнутой полости. Поэтому изменения в каждой замкнутой полости неодинаковы и давление повышается нелинейно. Перепад давления вызывает отклонение роторов, которое можно успешно предотвратить, подобрав ротор с подходящей геометрией.
Если объемная доля газа (GVF) не превышает приблизительно 80%, для многофазных потоков можно использовать стандартные винтовые насосы. Зачастую среднее значение GVF может быть приемлемым, но оно может мгновенно меняться от 0 до 100%, что приводит к образованию водяных или газовых пробок. Некоторые многофазные насосные системы отделяют и рециркулируют небольшие количества жидкости или подают жидкость из другого источника при перекачивании многофазных продуктов с GVF больше 95% или при ожидаемом образовании газовых пробок.
