Увеличение наработки насосных установок водопонижающих скважин посредством использования самоочищающихся фильтров

Abstract

Актуальность. На предприятиях, ведущих открытые горные работы, в системах дренажа широко используются водопонижающие скважины, оборудованные погружными установками электроцентробежных насосов. Значительное содержание частиц механических примесей в откачиваемой скважинной жидкости обусловливает интенсивное гидроабразивное изнашивание рабочих ступеней установок электроцентробежных насосов. Среди существующих методов борьбы с гидроабразивным изнашиванием погружных насосов водопонижающих скважин наиболее простым, рентабельным и эффективным является использование фильтров различных конструкций. Актуальной задачей является увеличение наработки погружных установок электроцентробежных насосов при сокращении времени и затрат на очистку или замену фильтров. Цель. Обоснование конструкций и параметров работы самоочищающегося фильтра и удлинителя колонны насосно-компрессорных труб, входящих в компоновку установок электроцентробежных насосов водопонижающей скважины. Методы. Статические расчеты деформации колонны насосно-компрессорных труб и удлинителя колонны насосно-компрессорных труб под действием избыточного давления. Результаты и выводы. Выполнен анализ процесса функционирования установок электроцентробежных насосов в водопонижающих скважинах карьеров при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Выявлено, что основной причиной отказа установок электроцентробежных насосов является гидроабразивный износ рабочих ступеней погружного насоса. Авторами предложен способ повышения наработки установок электроцентробежных насосов в водопонижающих скважинах, осложненных интенсивным выносом частиц механических примесей, посредством применения самоочищающегося фильтра оригинальной конструкции. Отмечено, что перспективным направлением развития привода для самоочищающихся фильтров является использование деформации колонны насосно-компрессорных труб. На основании проведенных расчетов сделан вывод, что небольшие глубины водопонижающих скважин обуславливают недостаточную величину деформации колонны насосно-компрессорных труб для очистки фильтроэлемента. Для увеличения длины возвратно-поступательного перемещения установок электроцентробежных насосов относительно эксплуатационной колонны водопонижающей скважины предложено использование удлинителя колонны насосно-компрессорных труб оригинальной конструкции. Выполнен расчет параметров работы удлинителя колонны насосно-компрессорных труб, который показал возможность обеспечения необходимой величины управляемого возвратно-поступательного перемещения установок электроцентробежных насосов в скважине для восстановления пропускной способности самоочищающегося фильтра

Relevance. At enterprises engaged in open-pit mining, water-reducing wells equipped with submersible installations of electric submersible pumps are widely used in drainage systems. A significant content of particles of mechanical impurities in the pumped-out well fluid causes intense hydro-abrasive wear of the working stages of the electric submersible pumps. Among the existing methods of combating hydro-abrasive wear of submersible pumps in water-reducing wells, the simplest, most economical and effective is the use of filters of various designs. An urgent task is to increase the operating time of submersible electric submersible pumps while reducing the time and costs for cleaning or replacing filters. Aim. Justification of the designs and operating parameters of a self-cleaning filter and tubing string extension included in the electric submersible pump assembly of a dewatering well. Methods. Static calculations of deformation of the tubing column and the tubing column extension under the influence of overpressure. Results and conclusions. The authors have carried out the analysis of an electric submersible pump functioning in the dewatering wells of quarries during the development of mineral deposits by the open method. It was revealed that the main reason for the failure of the electric submersible pumps is the hydroabrasive wear of the working stages of the submersible pump. The authors propose a method to increase the operating time of the electric submersible pumps in dewatering wells complicated by intensive removal of particles of mechanical impurities by using a self-cleaning filter of the original design. It is noted that a promising direction of development of the drive for selfcleaning filters is the use of deformation of the tubing column. Based on the calculations carried out, it was concluded that the small depths of dewatering wells cause an insufficient amount of deformation of the tubing string to clean the filter element. To increase the length of the reciprocating movement of the electric submersible pumps relative to the production string of a dewatering well, it is proposed to use a tubing string extension of an original design. The operating parameters of the tubing string extension were calculated, which showed the possibility of providing the required amount of controlled reciprocating movement of the electric submersible pumps in the well to restore the throughput of a self-cleaning filter