Содержание к диссертации
Введение
1. Особенности работы погружных скважинных насосов при добыче многокомпонентной пластовой продукции в осложненных скважинных условиях 9
1.1. Влияния свободного газа на характеристики погружных насосов разных типов при откачке газожидкостных смесей 9
1.2. Изменения характеристик погружного насосного оборудования при работе на вязких средах 18
1.3. Анализ существующих технических решений и новых конструкций, применяемых для повышения эффективности эксплуатации насосного оборудования в осложненных условиях 24
1.4. Постановка задач исследования 37
2. Разработка и создание шнековой ступени 39
2.1. Описание конструкции шнекового насоса 39
2.2. Выбор оптимального варианта 44
2.3. Особенности выполнения экспериментальных исследований погружных насосов для добычи нефти 51
3. Гидродинамические схемы стендов и оборудование для проведения экспериментов в различных условиях 56
3.1. Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №1 56
3.2. Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №2 60
3.3. Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №3 62
3.4. Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №4 67
3.5. Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №5 з
4. Методика экспериментальных исследований работы шнекового насоса на различных режимах при перекачивании сред с различными физико-химическими свойствами 72
4.1. Исследования работы шнекового насоса на воде 72
4.2. Исследования работы шнекового насоса при перекачке газожидкостных смесей 74
4.3. Исследования работы шнекового насоса на вязких средах 76
5. Экспериментальные исследования шнекового насоса в различных условиях 79
5.1. Особенности конструкции шнекового насоса 79
5.2. Результаты испытания шнекового насоса в сборке из семи ступеней на воде 81
5.3. Результаты испытания шнекового насоса в сборке из семи ступеней на газожидкостной смеси 82
5.4. Результаты испытания шнековой ступени при перекачке вязкой жидкости 87
5.5. Анализ результатов экспериментальных исследований работы шнекового насоса в различных условиях 92
6. Анализ расчетных характеристик и результатов экспериментальных исследований шнековой ступени 95
6.1. Расчет характеристик шнековой ступени для различных условий на основе законов подобия 95
6.2. Расчет коэффициента быстроходности ns шнековой ступени для различных условий 101
6.3. Расчет числа Рейнольдса для различных условий работы шнековой ступени 105
Основные выводы 110
Список литературы 112
- Анализ существующих технических решений и новых конструкций, применяемых для повышения эффективности эксплуатации насосного оборудования в осложненных условиях
- Выбор оптимального варианта
- Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №3
- Исследования работы шнекового насоса при перекачке газожидкостных смесей
Анализ существующих технических решений и новых конструкций, применяемых для повышения эффективности эксплуатации насосного оборудования в осложненных условиях
Наиболее распространенным по применению для добычи нефти в скважинах среди динамических насосов является электрический центробежный насос – ЭЦН. При работе в скважинных условиях ЭЦН поднимает на дневную поверхность многофазную смесь жидкости, представленную нефтью и водой, газом и твердыми включениями (частички породы, выносимые потоком пластового флюида, механические примеси техногенного характера – коррозия оборудования, проппант и пр.) [68]. Газ в этой смеси может находиться как в растворенном, так и в свободном состоянии, образуя при этом новую фазу многофазной пластовой системы. Изучению влияния свободного газа, содержащегося в перекачиваемой смеси на характеристику погружных насосов посвящен ряд работ. Наиболее изученным является вопрос вредного влияния свободного газа на характеристику погружных центробежных электронасосов – эти исследования начаты в двадцатых годах прошлого века [37]. Другие виды насосов, такие как винтовые, штанговые, струйные (эжекторы), относительно влияния на их характеристику свободного газа изучены значительно меньше.
Определяющим фактором в вопросе влияния газа на работу насоса является входное газосодержание (отношение расхода газа к расходу смеси) вх = Qг/(Qж+Qг), где Qг – расход свободного газа при термобарических условиях на приеме насоса, Qж – расход жидкости при тех же условиях. Величина входного газосодержания не имеет размерности и выражается в процентах или долях единицы. Следует отметить наличие в скважине при эксплуатации условий, при которых часть свободного газа из потока минует область приема погружного насоса и поднимается по затрубному пространству. Объем такого газа характеризуется коэффициентом естественной сепарации газа на приеме насоса. Значение данного коэффициента обусловлено рядом параметров: вязкость пластовой жидкости, температура, дебит, значение абсолютного давления у входа в насос и другими; и лежит в пределах от единиц процентов до десятков процентов [12, 34, 35].
При работе центробежного насоса на газожидкостной смеси можно выделить две области: бескавитационной (при малых значениях вх) и кавитационную (при больших значениях вх). В бескавитационной области работы насоса в каналах проточной части существует дисперсная структура перекачиваемой смеси по свойствам близкая к однородной жидкости, поэтому существенных изменений в работе насоса не происходит, и характеристики насоса такие же, как на воде. При увеличении содержания газа в смеси в каналах проточной части насоса образуются полости, заполненные газовыми пузырями – газовые каверны. Они имеют тенденцию увеличиваться в объеме, сливаясь с другими пузырьками. Эти пустоты не участвуют в течении смеси через проточную часть насоса. Таким образом, уменьшается пропускная способность насоса и нарушается процесс энергообмена между рабочими органами проточной части насоса и потоком перекачиваемой среды. В данном случае характеристика насоса расположены на графике ниже характеристики на воде, и тем ниже, чем выше вх, вплоть до полного перекрытия газовыми кавернами проточной полости насоса – срыва подачи.
Границы существования этих областей работы насоса зависят не только от входного газосодержания, а от разных параметров, среди которых в качестве наиболее значимых, можно выделить следующие: абсолютное давление на входе в насос, число ступеней в насосе, пенообразующие свойства жидкости [34, 35, 36, 68, 79].
Применение центробежного насоса при низких значениях входного газосодержания допустимо. При этом насос работает устойчиво с незначительным снижением номинальных характеристик. Использование насоса в кавитационной области (при высоких значениях входного газосодержания) приводит к значительному снижению характеристик насоса, неустойчивой работе, срывам подачи и преждевременному отказу, что влечет за собой ремонтные работы на скважине и потери в добыче нефти.
Еще одним результатом негативного влияния содержания свободного газа в откачиваемой продукции является избыточный рост температуры всей установки, приводящий, в том числе, к перегреву и выходу из строя части кабельной линии, закрепленной непосредственно на насосе. Долгое время было принято считать, что выход из строя этой части кабельной линии обусловлен непосредственно воздействием токовой нагрузки, однако, результаты промысловых исследований показали, что большинство отказов установок, связанных с оплавлением данной части кабеля были получены при режимах эксплуатации близких к режиму «срыв подачи», однако тковая нагрузка при этом минимальна, что позволяет исключить его воздействие как основную причину оплавления кабеля. Свободный газ в откачиваемой продукции существенно нарушает энергообмен между рабочими органами проточной части насоса и перекачиваемым флюидом, полезная работа, совершаемая насосом снижается, что приводит к трансформации подводимой энергии и переработке ее в теплоту [22].
Вопросы повышения эффективности и стабильности работы центробежных насосов на газожидкостных смесях стоят достаточно остро уже продолжительное время. Сегодня их актуальность не снижается, а растет. За эти годы российскими и зарубежными учеными проделано большое количество научно исследовательских работ. Созданы различные технические устройства для борьбы с вредным влиянием свободного газа – это газосепараторы различных принципов действия и их модификации; так называемые мультифазные насосы или диспергаторы – позволяющие не только снизить вредное влияние свободного газа на работу насоса, но и использовать энергию газа на подъем жидкости установкой, повышая эффективность добычи; специальные конструкции насосов, использующие в одном корпусе ступени разной производительности. Разработан широкий круг методик по расчету различных технологических аспектов вредного влияния свободного газа на центробежный насос и установку в целом: от оценки степени влияния до расчета параметров работы установки в зависимости от газосодержания.
Вопросами оценки влияния свободного газа и повышения эффективности работы центробежного насоса на газожидкостной смеси в разные годы занимались ученые: Муравьев И.М., Мищенко И.Т., Ляпков П.Д., Сальманов Р.Г., Дроздов А.Н., Игревский В.И., Агеев Ш.Р., Гилев В.Г., Рабинович А.И. и другие.
Стандартные серийно выпускаемые центробежные насосы для добычи нефти могут быть использованы в зависимости от конкретного типоразмера и производителя при значении входного газосодержания не более 10% без дополнительных элементов установки. При этом характеристики насоса снижаются незначительно, а режим работы насоса устойчивый.
Учитывая позднюю стадию разработки большинства российских месторождений, характеризуемую сниженным пластовым давлением, часто, ниже давления насыщения, имеет место задача добиться устойчивой работы центробежного насоса с высокой наработкой на отказ при значениях входного газосодержания более 10%.
Решить эту задачу можно разными способами. С учетом промыслового опыта эксплуатации и результатов многочисленных экспериментальных исследований рассмотрим подробнее основные подходы снижения вредного влияния свободного газа на работу центробежного насоса.
Одним из самых простых решений для снижения вредного влияния свободного газа является заглубление насоса под динамический уровень, однако, учитывая позднюю стадию разработки месторождений в России, в большинстве случаев отсутствуют возможности по его реализации – глубина подвески насоса достигает интервала перфорации. К другим способам борьбы с вредным влиянием свободного газа относятся специальные устройства модульного типа, которые включают в состав установки ЭЦН либо специальная компоновка самих насосных секций.
Выбор оптимального варианта
В основу экспериментального образца шнекового насоса заложено техническое решение, защищенное патентом [99].
Насос содержит корпус, входной и выходной каналы, размещенную в корпусе обойму с выполненными в ней канавками. Установленный в обойме ротор, состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу, а каждая секция ротора содержит установленные на приводном валу разделительный диск и лопастное колесо, межлопастные каналы которого сообщаются через канавки в обойме с межлопастными каналами колеса в последующей секции ротора. Обойма выполнена из последовательно установленных секций, а каждая секция обоймы содержит коническую камеру, в которую помещено лопастное колесо, выполненное в виде конического шнека, а межлопастные каналы лопастного колеса выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки. На внутренней поверхности конической камеры выполнены прерывистые очистные спиральные канавки с направлением нарезки, противоположным к винтовой нарезке лопастного колеса, а наружные поверхности лопастного колеса выполнены из эластомера.
На рисунке 2.1.1 представлен разрез насоса (две секции), также представлена секция насоса в изометрии, четверть вида у корпусных деталей удалена и детали смещены друг относительно друга для удобства описания конструкции.
Насос содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 каналы, размещенную в корпусе 1 обойму 4 с выполненными в ней канавками 5. Установленный в обойме 4 ротор 6, состоит из секций, последовательно одна за другой установленных на приводном валу 7, а каждая секция ротора 6 содержит установленные на приводном валу 7 разделительный диск 8 и лопастное колесо 9, межлопастные каналы 10 которого сообщаются через канавки 5 в обойме 4 с межлопастными каналами 10 колеса 9 в последующей секции ротора 6. межлопастные каналы 10 лопастного колеса 9 выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки. На внутренней поверхности конической камеры 12 выполнены прерывистые очистные спиральные канавки 13 с направлением нарезки, противоположным к винтовой нарезке лопастного колеса 9, наружные поверхности 14 лопастного колеса.
Рабочий процесс шнекового насоса представляет следующее. При вращении приводного вала 7, ротора 6 и соответственно лопастного колеса 9, на жидкость, заполняющую все межлопастные каналы 10, осуществляется силовое воздействие, реализуется преобразование механической энергии в гидравлическую энергию и при этом создается поток жидкости, в направлении от входа 2 к выходу 3, в корпусе 1 насоса. В конической камере 12 реализуется вращательное движение жидкости и под действием центробежных сил жидкость отводится в канавки 5 в обойме 4, в секциях 11. В канавках 5 значение скорости течения уменьшается, что сопровождается ростом статической составляющей давления. Из канавок 5 жидкость направляется на вход следующего лопастного колеса 9, где цикл передачи и преобразования энергии повторяется. Разделительный диск 8 препятствует возвратному течению жидкости, из зоны с высоким давлением в зону с низким давлением, диск 8 выполняет функции осевой опоры и торцевого уплотнения. При этом лопастное колесо 9, выполнено в виде конического шнека, а межлопастные каналы 10 лопастного колеса 9 выполнены в виде многозаходной винтовой нарезки, при таком исполнении насоса реализуется и вихревой рабочий процесс (характерный для шнековых насосов), и лопастной рабочий процесс, что в целом способствует росту коэффициента полезного действия насоса. Известно, что лопастной рабочий процесс более эффективен по сравнению с вихревым рабочим процессом, проявление лопастного рабочего процесса способствует росту коэффициента полезного действия насоса в целом. Вход лопастного колеса 9 (расположенный в начале конической камеры 12 в месте установки диска 8) сообщается с выходом рабочего колеса 9 через каналы 10.
На внутренней поверхности конической камеры 12 выполнены прерывистые очистные спиральные канавки 13 с направлением нарезки, противоположным к винтовой нарезке лопастного колеса 9. При перекачке загрязненных сред твердые частицы, попадающие в зазор между коническими наружными поверхностями 14 колеса 9 и камеры 12, за счет упругих свойств эластомера 14, вытесняются в канавки 13. Представленное исполнение канавок 13 способствует быстрому возвращению твердых частиц из канавок 13 в каналы 10, поскольку канавка 13 выполнена прерывистой. Если бы канавка 13 была непрерывной вдоль всей конической поверхности в камере 12, то твердые частицы скапливались бы в канавке 13 и двигались бы исключительно внутри канавки 13, начиная от входа колеса 9 и до выхода из колеса 9, и время контакта твердой частицы со стенкой камеры 12 было бы наибольшим, что провоцирует износ деталей. В представленной же конструкции твердые частицы, пройдя через отрезок прерывистой канавки 13, потоком выносятся в канал 10 и возвращаются в основной поток, и не задерживаются в камере 12. Время контакта твердой частицы со стенкой камеры 12 при этом уменьшается. Это способствует уменьшению износа конической поверхности в камере 12. При этом продлевается срок службы деталей и повышается надежность и эффективность насоса, за счет реализуемого процесса очистки колеса 9 от механических примесей, попадающих в зазор между коническими поверхностями колеса 9 и камеры 12.
Для производства лопастного шнекового колеса 9 из эластомера могут применяться высокопроизводительные технологии, что позволяет исключить использование дорогостоящих деталей. Исключив замкнутые полости из конструкции насоса, и с применением шнековых колес удается упростить гидродинамическую схему насоса и повысить надежность работы насоса при перекачке сред с твердыми включениями.
Для проведения исследований работы на разных режимах и при перекачке различных сред изготовлен экспериментальный образец шнекового насоса (рис. 2.1.1 – 2.1.3).
Изготовлению экспериментального образца предшествовали численные эксперименты с несколькими вариантами конструкции шнекового насоса. Подобные эксперименты по определению параметров работы насоса выполняется с использованием специальных компьютерных программ, что позволяет принимать обоснованное решение для изготовления наиболее успешной модели и сокращает значительное количество времени для получения базовых характеристик насоса.
Проведена серия численных экспериментов с трехмерными моделями шнекового насоса. На рисунке 2.2.1 показаны два исполнения, отличающихся друг от друга размерами винтовой проточки на конической поверхности шнека. Типовые расчетные характеристики, при частоте вращения вала 2912 об/мин., представлены на рисунках 2.2.2 - 2.2.5.
Стенд для исследований шнекового насоса - вариант №3
Перед сборкой насоса с поверхности всех элементов была удалена заводская смазка. После сборки и проверки вращения вала, насос был смонтирован на стенд. Перед проведением испытаний насос был запущен на частоте 30 Гц и работал около10 минут с прямым вращением и затем, после остановки – с обратным. Пуск насоса для испытания на воде при заданной частоте вращения (30, 40, 50, 60, 70 Гц) выполнялся при полностью закрытой задвижке на выкидной линии. Далее, путем открытия этой задвижки происходило изменение режима работы насоса и получение точек в координатах «напор-подача», построение кривой H-Q осуществлялось от режима максимального развиваемого напора к режиму максимальной подачи.
Измерение значений избыточного давления на входе в насос и на выходе из него осуществляется по средствам манометров. Разность показаний их значений, учитывая плотность перекачиваемой жидкости, дает значение развиваемого напора сборкой из семи ступеней шнекового насоса. Измерение подачи жидкости насосом на каждом режиме выполнялось с помощью мерной емкости - объемный расход жидкости Qж замеряется с помощью мерного бака, для чего секундомером фиксируется время tж заполнения заданного объема Vж. Испытания шнекового насоса на воде проводились с возрастанием частоты вращения вала от 30 Гц до 70Гц с шагом 10 Гц. Первая стадия исследований выполнена без использования подпорного насоса на входе в шнековый насос. Затем, повторяя полностью описанную выше методику, была выполнена вторая стадия исследований работы шнекового насоса на воде при стартовой частоте 30 Гц и дальнейшем ее изменении до 70 Гц с шагом 10 Гц с использованием подпорного насоса на входе (Рвх=0,24 МПа). В реальных скважинных условиях значение входного давления у приемной сетки насоса, как правило, значительно выше атмосферного. В данных условиях наглядно показано, что развиваемый насосом напор в значительной степени зависит от значения давления у входа в насос.
Температура во время эксперимента изменялась незначительно (в пределах 0,2 С, что не превышает погрешность измерения этого показателя), поэтому плотность перекачиваемой воды не оказывает существенного влияния на результаты экспериментов.
На момент выполнения исследований все приборы: манометры и термометры прошли поверку и исправны.
Во время исследований замеры мощности провести не представлялось возможным, так как приводной асинхронный электродвигатель рассчитан на номинальную мощность 32,5 КВт, а одна ступень шнекового насоса имеет мощность около 100 Вт. Учитывая собственную характеристику электродвигателя (КПД самого электродвигателя, согласно характеристике, на данном режиме находится на низком уровне) показания изменения мощности на валу на каждой из точек расходно-напорной кривой от режима нулевой подачи до режима максимальной подачи отличались на несколько процентов, что не является результатами замера фактической мощности шнекового насоса и не пригодны для построения и расчета кривой КПД.
По полученным результатам измерения разности развиваемого избыточного давления сборкой шнекового насоса из семи ступеней на входе и на выходе, пересчитанного в метры водяного столба с учетом плотности воды и соответствующего каждой точке значения подачи, измеренной мерной емкостью построены напорно-расходные характеристики для значений частоты вращения вала 30, 40, 50, 60, 70 Гц без использования подпорного насоса и с использованием подпорного насоса на входе.
Целью выполнения исследований работы шнекового насоса на газожидкостных смесях с различным содержанием свободного газа на приеме насоса при различных частотах вращения вала приводного электродвигателя является построение напорно-расходной характеристики и сравнение с характеристикой, полученной на воде при соответствующей частоте вращения. Таким образом, становится возможным определение максимального значения газосодержания для устойчивой работы насоса. Газосодержание определим как отношение расхода газа к расходу смеси вх = Qг/(Qж+Qг), где (4.2.1) Qг – расход свободного газа при термобарических условиях на приеме насоса, Qж – расход жидкости при тех же условиях. В качестве модельной жидкости используется мелкодисперсная смесь «вода - воздух - ПАВ» (ПАВ – дисолван 4411, концентрация 0,05%). Эксперименты показали, что на смеси «вода – ПАВ – газ», характеристики центробежного насоса отличаются в лучшую сторону по сравнению с газожидкостной смесью «вода -газ» при равном значении входного газосодержания, это улучшение структуры потока смеси обусловлено повышением устойчивости границы раздела газ – жидкость на поверхности пузырьков при добавлении ПАВ.
Последовательное получение точек напорно-расходной характеристики шнекового насоса при заданной частоте вращения вала приводного электродвигателя выполняется путем изменения режима работы насоса вентилем на выкидной линии от режима закрытой задвижки (режим максимального напора) до режима максимальной подачи. При этом происходит постепенное увеличение дебита жидкости. Соответственно, если оставить расход газа, регулируемый на реометрическом стенде, неизменным – значение входного газосодержания изменится (уменьшится). Целью данных исследований же является построение напорно-расходной характеристики шнекового насоса при различных частотах вращения приводного вала при постоянном значении входного газосодержания, равном 15, 20, 25% и так далее.
Для выполнения условия сохранения значения входного газосодержания постоянным в программе MS Office Excel была создана таблица с внесенными результатами предварительной тарировки реометрического стенда, позволяющая рассчитывать необходимую разность уровней h и значения давления в реометрическом стенде. Таким образом, при изменении режима работы насоса на заданной частоте вращения приводного вала замер дебита по жидкости осуществляется с помощь предварительно откалиброванного дифференциального манометра. Далее, исходя из уравнения 4.2.1, значению дебита соответствует новое значение расхода газа, сохраняющее значение входного газосодержания постоянным. Этому значению расхода газа соответствует определенное значение разности уровне дифманометра h реометрического стенда, которого необходимо добиться, регулируя расход газа вентилем, расположенным на входе в реометрический стенд. Так, для каждой точки напорно-расходной характеристики при заданном значении входного газосодержания и частоты вращения вала приводного электродвигателя соответствует значение расхода по жидкости, расхода газа и значение развиваемого напора.
Полученные результаты обрабатываются следующим образом. Берутся значения подачи насоса по жидкости, соответствующие этим значениям разность давлений на входе и на выходе насоса – развиваемы напор. Значения подачи и развиваемого напора, в свою очередь, соответствуют заданному значению входного газосодержания и получены при заданной частоте вращения вала приводного электродвигателя.
Исследования работы шнекового насоса при перекачке газожидкостных смесей
Экспериментальные исследования влияния вязкости на характеристику центробежного насоса, выполненные авторами [1], подтверждают значительное снижение значения КПД и подачи при увеличении вязкости, особенно для насосов, рассчитанных на малые подачи (менее 40 м3/сут). Так, по данным [1] для насоса ВНН 5А-34 значение КПД при вязкости модельной жидкости 130 сСт составило 2,5%; 10 м3/сут, 2,6 м – подача и развиваемый напор соответственно при номинальных значениях, полученных на воде: КПД 38%, подача 34 м3/сут, развиваемый напор 6,5 м.
Для центробежных насосов, рассчитанных на высокие подачи, снижение характеристик при увеличении вязкости носит такой же характер, хотя и менее катастрофично.
По экспериментальным данным [1] номинальные характеристики насоса ЭЦН 5А-225 на воде: КПД 72%, подача 225 м3/сут, развиваемый напор 5,9 м. При вязкости модельной жидкости 130 сСт для этого же насоса получены следующие характеристики: КПД 11%, подача 105 м3/сут, развиваемый напор 3,2 м. 5.5.
При исследовании работы шнековой ступени на воде при различных частотах вращения вала приводного электродвигателя получен напорно-расходная характеристика для сборки из семи ступеней и выполнен перерасчет на одну ступень (рис. 5.2.1., 5.2.2). Полученная Q – H характеристика полого-падающая. В режиме нулевой подачи при частоте вращения вала 50 Гц максимальный напор составил 6,2 метра на ступень, максимальная подача составила 111 м3/сут.
Испытания шнековой ступени на ГЖС были выполнены с высоким входным газосодержанием. При работе шнековой ступени на газожидкостной смеси наблюдается снижение напорной характеристики. Форма характеристики при этом не меняется, как можно судить по правой части характеристики и остается полого-падающей.
С увеличением частоты вращения снижение характеристик при работе на ГЖС вследствие вредного влияния свободного газа уменьшается. Так, при частоте вращения вала 30 Гц подача составляет 56 м3/сут, напор равен 13 м, при частоте вращения 40 Гц и том же значении подачи напор достигает 20 м.
Работоспособность шнековой ступени при входном газосодержании 50% и выше обеспечивается ее конструктивными особенностями. Как известно, срыв подачи при работе на ГЖС происходит по причине укрупнения газовых пузырьков вплоть до полного перекрытия проточной полости насоса газом, которое, в свою очередь, протекает тем интенсивнее, чем выше завихрения на входе в колесо и чем больше угол между входом в колесо и рабочими лопастями. В конструкции шнековой ступени учтены оба этих обстоятельства. Благодаря плавному закручиванию спиральных лопастей под небольшим углом шнекового колеса обеспечивается плавный вход потока в рабочую камеру.
С увеличением вязкости перекачиваемой жидкости характеристики шнековой ступени снижаются. Характер расходно-напорной характеристики остается полого-падающим. Характеристика КПД приобретает точку максимального значения, затем начинает спадать. При вязкости 90 мПа с КПД=6,7, при 164 мПа с КПД=5,4%, при 291 мПа с КПД=4,8%, при 425 мПа с КПД=2,8%. Подача снижается до 20,4 м3/сут при вязкости 425мПа с.
Вид напорно-энергетической характеристики шнековой ступени подобен по форме рабочей характеристике центробежной ступени. Шнековая ступень обладает бльшим КПД при перекачке высоковязких жидкостей, чем центробежная ступень того же типоразмера, несмотря на то, что значение КПД на воде ниже, чем у центробежной ступени. Испытания показали, что плавный вход потока в рабочую камеру и малый угол расположения закручивающихся спиральных лопастей шнекового колеса обеспечивают устойчивую перекачку газожидкостных смесей с высоким содержанием свободного газа.
Испытания выявили, что шнековая ступень может устойчиво работать на газожидкостной смеси с содержанием свободного газа 50% и выше, и с ростом частоты вращения приводного вала вредное влияние газа в откачиваемой продукции снижается.
Принципиально иная геометрия рабочего колеса шнековой ступени, по сравнению со ступенью центробежного типа, обеспечивает площадь сечений проточной части шнековой ступени, значение которой существенно выше, чем у центробежной ступени, что также позволяет шнековой ступени эффективно и устойчиво перекачивать многофазную скважинную продукцию с высоким содержанием механических примесей.
Отмеченные преимущества шнековой ступени позволяют рекомендовать шнековую ступень не только как многоступенчатый шнековый насос, но и в составе энергоэффективных установок центробежных погружных электрических насосов в качестве сборки предвключенных ступеней на входе в насос для повышения эффективности эксплуатации оборудования в скважинах с осложненными условиями.