Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Определение подачи и параметров работы штангового насоса ⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6 Подача глубинной насосной установки определяется по следующей формуле: (5.2.1) Q= 36 м3/сут; где 1440 — число минут в сутках; D — диаметр плунжера насоса, м; Sб — длина хода головки балансира (сальникового штока), м; п — число качаний (двойных ходов) в минуту; r — относительная плотность жидкости; h — коэффициент подачи насосной установки. Формула (5.2.1) связывает пять переменных параметров, из которых можно определить любой при известных четырех других. Для ускорения и облегчения расчетов по определению подачи штанговых насосов можно пользоваться специальной таблицей или номограммой Иванова (рисунок…), перестроенной для стандартных диаметров насосов и длин хода сальникового штока в соответствии с ГОСТ 5866—76 на станки-качалки. На практике чаще всего приходится определять Q, D и h, при этом произведение длины хода сальникового штока S на число качаний в минуту п принимают таким, чтобы оно не выходило из пределов, указанных в технических характеристиках станков-качалок. Следует ориентироваться на Sмах при котором Sn изменяется от 22,5 до 4,5, что соответствует скорости движения плунжера 0,75— 1,5 м/с. Определим по номограмме (рисунок 2) фактическую подачу насоса Qф при следующих условиях: D = 38 мм, S= 2 м, п = 15, h = 0,75 и r = 900 кг/м3. Для этого на левой ветви оси абсцисс найдем точку, соответствующую заданному значению п, затем проведем вертикаль вверх до значения S, а из полученной точки проведем горизонталь вправо до пересечения с лучом D, после чего опустим вертикаль до луча h в четвертом квадранте и, наконец, проведем горизонталь влево до оси ординат, где и найдем фактическую подачу Qф = 70 м3/сут. Для определения диаметра плунжера D берем точку фактической подачи в нижней части оси ординат и точку числа качаний n в левой половине оси абсцисс и проектируем их — первую вправо до пересечения с линией заданного значения hи далее вверх, а вторую вверх до пересечения с линией, соответствующей длине хода сальникового штока S. Затем из найденной точки проведем горизонталь вправо. Пересечение этих линий в правой верхней части номограммы и определит диаметр плунжера насоса. Когда найденная точка попадет в промежуток между двумя лучами D, диаметр плунжера находят путем интерполирования, и если он окажется нестандартным, тогда берут ближайший стандартный диаметр, а для получения заданной подачи соответственно изменяют значения параметров S и п. При этом, если принять больший диаметр, то следует в первую очередь уменьшать п и только при невозможности выполнить это надо уменьшить S, если же принять меньший диаметр, то следует увеличить S и только при отсутствии такой возможности увеличить п. Прощитаем тем же способом еше несколько скважин и занесем результаты в таблицу. Таблица 13 Исходные данные
Наименьший КПД получили на скважине № 1. Подберем для нее оборудование.
hкпд= Qт/Qф=33/70=0,47 Получаем довольно неплохое КПД. Существует программа Зейгмана Ю.В. по оптимизации работы и подбору оборудовани ШСНУ. Проведенные по ней расчеты дают очень близкие результаты приведенные в пункте 5.3.
1. Определим дебит нефти:
2. Забойное давление:
3. Строим кривую распределения давления по стволу скважины при Р заб=8,03 МПа (рисунок 3).
Рисунок 3 - Кривые распределения давления по стволу скважины (1) и колонне НКТ (2).
4. Глубину спуска насоса выбираем, исходя из оптимального давления на приеме, примерно равного 2,6 МПа. По графику (рисунок 3) находим, что при L н=900 м Рпр= 2,56 МПа. Эту глубину и выбираем в качестве глубины спуска. 5. По диаграмме А. Н. Адонина выбираем диаметр насоса, который для L н=900 м и Qж пл=26,2 м3/сут равен 38 мм. По таблице IV.25 /6/ выбираем насос НСВ1-38, пригодный для неосложненных условий эксплуатации (с обычными клапанами), II группы посадки с зазором δ=100 мкм (10-4) в плунжерной паре.
Таблица 14 Характеристика насосных штанг
6. Колонна НКТ для насоса НСВ1-38 в соответствии с таблицей IV.25 /6/ выбирается с условным диаметром 73 мм и толщиной стенки 5,5 мм. Для труб этого размера D т.н=0,073 м; D т.в=0,062 м; f тр=11,6*10-4 м2. 7. Для давления рпр определим объемный коэффициент нефти: количество растворенного газа: м3/м3; расход свободного газа: м3/с; подачу жидкости: м3/с; 8. Коэффициент сепарации газа: Трубный газовый фактор: м3/м3. Очевидно, Г н о= G н о. Новое давление насыщения МПа. 9. Определим давление на выкиде насоса МПа (рисунок 4) Определим среднюю плотность смеси в колонне НКТ: кг/м3. 10. Определим максимальный перепад давления в клапанах при движении через них продукции скважины. Согласно таблице IV.1 /6/, d кл в=25 мм, d кл н=18 мм. Предварительно определим расход смеси через всасывающий клапан: м3/с, м3/с. Максимальная скорость движения смеси в седле всасывающего клапана и число Рейнольдса: м/с; По графику (рисунок IV.1 /6/) определяем коэффициент расхода клапана при Rе =2,8*104 М кл=0,4. Перепад давления на всасывающем клапане Н/м2=0,03 МПа. Аналогично определим перепад давления на нагнетательном клапане. Поскольку рвык>р’нас, то Q’г(рвык)= 0 и Qкл=Qж(р’нас), м3/с; м3/с; Mкл=0,4 (рисунок IV.1 /6/), Н/м2=0,05 МПа. Тогда давление в цилиндре насоса при всасывании р вс ц и нагнетании р нагнц и перепад давления, создаваемый насосом ∆ р нас, будет следующее: р всц= р пр-∆ р кл в=2,56-0,03=2,53 МПа; р нагц= р вык+∆ р кл н=7,94+0,05=7,99 МПа; ∆ р н= р нагн ц- р пр=7,99-2,56=5,43 МПа. 11. Определим утечки в зазоре плунжерной пары: Проверяем характер течения в зазоре: Следовательно, режим течения жидкости в зазоре ламинарный. 12. Определим коэффициент наполнения: Установим предварительно Q см (р всц ): Qж(р всц)≈Qж(рпр)≈3,39∙10-4 м3/с; м3/м3; м3/с; Qсм=(3,39+1,95)∙10-4=5,34∙10-4 м3/с; Проверяем условие р всц< р ’нас. Поскольку оно выполняется, то в цилиндре во время хода всасывания имеется свободный газ. Тогда коэффициент наполнения ηнап определяем в следующем порядке: Коэффициент утечек:
Газовое число: р нагнц=7,99 МПа> р ’нас=5,5 МПа. Следовательно, коэффициент наполнения: В расчете принято bж(р)=bн(р); Определим коэффициент наполнения также для неравновесного характера процесса растворения газа: Определим коэффициент наполнения также для процесса неравновесного и при полной сегрегации фаз: По формуле И.М. Муравьева: Вероятные средние значения коэффициента наполнения и соответствующие максимальные абсолютные отклонения δi составят соответственно:
Следовательно, значения коэффициента наполнения насоса, определенные для различных схем процесса выделения и растворения газа и сегрегации фаз, лежат в довольно узком диапазоне значений: ηнап=0,59-0,62. Погрешность схематизации не превышает 0,02. Для дальнейших расчетов принимаем ηнап=0,60. Коэффициент ηрг, учитывающий усадку нефти:
13. Определим подачу насоса Wнас, обеспечивающую запланированный дебит нефти при получившемся коэффициенте наполнения: м3/с. При известном диаметре насоса можно определить необходимую скорость откачки, пользуясь, например, формулой: м/мин. По диаграмме А. Н. Адонина для заданного режима можно использовать станки-качалки СКД6-1,5-1600илиСК8-2,1-2500 Первый из них не подходит, поскольку не обеспечит требуемую скорость откачки (для этого станка snmax=22 м/мин). Поэтому следует ориентироваться на параметры станка СК6-2,1-2500 по ГОСТ 5866-76, параметры которого аналогичны параметрам станка-качалки 6СК6-2,2-2500. Выбираем sпл=2 м; n=15 кач/мин или N=0.25 1/c. 14. При выборе конструкции штанговой колонны, вначале воспользуемся таблицами АзНИПИ ДН. По таблице IV.8 /6/ для насоса диаметром 38 мм выбираем двухступенчатую колонну штанг из углеродистой стали 40 ([σпр]=70 МПа) диаметрами 16 и 19 мм с соотношениями длин ступеней 55:45%. Выберем также конструкцию равнопрочной штанговой колонны по методике МИНХ и ГП. Предварительно установим значения следующих коэффициентов (необходимые размеры штанг приведены в таблице 13): ; ; ; ;
Площадь плунжера насоса: м2. Гидравлическая нагрузка: Н. Коэффициенты динамичности при ходе вверх m в и вниз m н, а также плавучести штанг К арх и вспомогательный множитель М: Сила гидравлического трения, действующая на единицу длины колонны: Н/м, Н/м. Далее определим силы сопротивлений, сосредоточенные у плунжера: Н, Н. Вес “тяжелого низа” принимаем равным сумме сил сопротивления, сосредоточенных у плунжера: Н. Далее установим длины нижней l 1 и верхней l 2 ступеней. Последовательно отметим, что q тр 1 и q тр 2 составляют весьма незначительную часть от веса единицы длины штанг q шт 1 и q шт 2. Поэтому при расчете можно не учитывать q тр 12: м. м; Оценим необходимую длину “тяжелого низа”, если его выполнить из штанг диаметром 25 мм: м, или 1,6% от общей длины колонны. Таким образом, расчетным путем была получена конструкция колонны диаметром 16 и 19 мм с соотношением длин ступеней 65:35%. Для дальнейших расчетов принимаем конструкцию колонны с соотношением длин для ступеней 65:35%. 15. Рассчитаем потери хода плунжера и длину хода полированного штока: м. м. м. Критерий динамичности для данного режима: Поскольку кр=0,2 (таблица II.3 /6/), то и длину хода полированного штока S можно определить по формулам: м; м. Обе формулы дают одинаковый результат, причем длина хода штока оказалась несколько меньше, чем рассчитываемая без учета динамических усилий в штангах. Для дальнейших расчетов принимаем ближайшую стандартную длину хода станка-качалки, тогда для сохранения прежней скорости откачки определяем уточненное число качаний: кач/с=14,7 кач/мин; рад/с. Длина хода плунжера при s=2,1 м: м; а общий коэффициент подачи штанговой насосной установки: 16. Перейдем к определению нагрузок, действующих в точке подвеса штанг. Соответственно вес колонны штанг в воздухе и в жидкости с учетом веса “тяжелого низа”: кН. Вычислим предварительно коэффициенты m ω и φ в формулах А. С. Вирновского: Принимаем a1 = a2=a1=a2= 1 (для упрощения расчета). Определим вибрационную и инерционную составляющие по формулам: кН, кН. Исследованиями установлено, что вибрационная составляющая экстремальной нагрузки не может быть больше, чем гидростатическая. Следовательно, результат расчета Р виб получился завышенным. Поэтому примем: Р виб= Р ж=6,1 кН; Р max= Р’ шт+ Р ж+ Р виб+ Р ин=16,3+6,1+3,9=32,4 кН; Р min= Р ’шт – (Р виб+ Р ин)=16,3-(6,1+3,9)=6,3 кН. Тогда экстремальные нагрузки по скорректированным формулам А. С. Вирновского составят: Р max= Р ’шт+ Р ж+ К дин в(Р виб+ Р ин)=16,3+6,1+0,97(6,1+3,9)=32,1 кН, Р min= Р’ шт- К дин в(Р виб+ Р ин)=16,3-0,93(6,1-3,9)=6,8 кН. 17. Оценим силы сопротивлений, возникающие при работе насосной установки. Будем считать постоянным угол a и равным ≈5º (~0,087 рад), а азимутальным отклонением можно пренебречь. Тогда силу механического трения штанг можно определить по формуле: Р тр мех= Сшт α(Р ж+ Р’ шт)=0,25∙0,087(6,1+16,3)=0,49 кН, где С шт по данным В. М. Троицкого для νн=3∙10-6 м2/с можно принять равной 0,25. Силу гидравлического трения рассчитаем по формуле А. М. Пирвердяна: 18. Рассчитаем напряжение в штангах по формулам: МПа, МПа, МПа, МПа. Приведенное напряжение в точке подвеса штанг составляет соответственно: по формуле И. А. Одинга: МПа, по формуле М. П. Марковца: МПа, Для штанг из стали 40 нормализованных предельно допускаемое приведенное напряжение составляет 70 МПа (по Одингу). Следовательно, для этих штанг условие обеспечения усталостной прочности не выполняется, так как [σпр]=70 МПа<σпр од =72 МПа. Следовательно, можно либо подобрать штанговую колонну из штанг той же марки, но большего диаметра, например 19*22 мм, или сохранить конструкцию колонны, но выбрать штанги с более высокой усталостной прочностью, например, из стали 20 НМ, нормализованные с [σпр]=90 МПа по И. А. Одингу, [σпр]=74 МПа по М. П. Марковцу. В расчетах воспользуемся вторым вариантом. 19. Крутящий момент на кривошипном валу редуктора определим по формуле: Mкр max= 300S+0.236S(Рmax-Рmin)=300∙2.1+0.236∙2.1(32.1-6.8)103=13200 Н∙м. 20. Выберем станок-качалку. Предыдущими расчетами было установлено: Рmax =32.1 кН; (Mкр)max=13200 Н∙м; S=2.1 м; n=14.7 кач/мин. Сравнивая расчетные данные с паспортными характеристиками станков-качалок находим, что этим условиям удовлетворяет станок-качалка СК4-2,1-1600, который и выбираем окончательно. 21. Рассчитаем энергетические показатели работы штанговой насосной установки. Полезная мощность: Вт. Коэффициент потери мощности на утечки: Потери мощности в клапанных узлах: Вт. Мощность, расходуемая на преодоление механического I тр мех и гидродинамического I тр г трения штанг, а также трения плунжера в цилиндре I тр пл: Вт. Вт. Вт. Затраты мощности в подземной части установки: Вт. К. п. д. Подземной части установки: Значения к.п.д. подземной части по этим формулам получились достаточно близкие. Принимаем: ηэд=0,77, ηск=0,80, тогда общий к.п.д. установки: Полная мощность, затрачиваемая на подъем жидкости: Вт=45 кВт. Определим полную потребляемую мощность также по методике Б. М. Плюща и В. О. Саркисяна: К1=6,0 для станка-качалки с грузоподъемностью 4 т, Вт=6.1 кВт. Расхождение результатов расчета полной мощности по разным методикам составило около 15% от их среднеарифметической величины, что приемлемо для практических расчетов. Для расчета принимаем I полн =6,1 кВт. По таблице IV.16 /6/ выбираем электродвигатель АОП-52-4 с номинальной мощностью 7,0 кВт. Удельный расход энергии на подъем жидкости: Дж/кг, кВт∙ч/т, кВт∙ч/т. Суточный расход энергии: кВт∙ч. 22. Определим эксплуатационные показатели и межремонтный период работы штанговой насосной установки. Предварительно определим вероятную частоту подземных ремонтов, связанных с ликвидацией аварий со штанговой колонной по формуле А. С. Вирновского при R= 0.75 и С ’n=0.533: рем/год, или по формуле: рем/год. Результаты расчета по обеим формулам получились близкие, однако абсолютное значение γ оказывается больше, чем определяемое по фактическим данным для основных нефтяных месторождений. Задаваясь числом ПРС, не зависящих от типоразмера оборудования и режима его работы, n пр определим вероятное общее число ПРС в течение года. Для расчетов принимаем γ=2,5 рем/год, ηпр=1 рем/год: N рем =γ+nпр=2,5+1=3,5 рем/год /6/.
ВЫВОДЫ
При добыче обводненной нефти возникает ряд осложнений связанный с агрессивным воздействием минерализованной воды на скважинное оборудование, вызывающее коррозию, образование солей. Всё это ведёт к преждевременному отказу ШСНУ, снижению межремонтного периода работы скважин и увеличению себестоимости добываемой нефти. В данной работе подобрано оборудование и установлен режим работы ШСНУ, с учетом деформации штанг и труб, обеспечивающий отбор жидкости 26,2 м3/сут, осуществлен подбор глубинно - насосного оборудования ШСНУ к скважине № 1577 Волковского месторождения. Анализ результатов подбора и расчетов показал: 1.Типоразмер станка-качалки:; 2.Типоразмер электродвигателя: АОП-52-4 с номинальной мощностью 7,0 кВт. 3. Конструкция колонны подъемных труб: Dтн=0,073 м; Dтв=0,062 м, f тр=11,6∙10-4 м2, толщина стенки 5,5 мм; 4. Конструкция штанговой колонны: длина нижней ступени l 1=581 м, d= 16 мм, длина верхней ступени l 2=319 м, d =19 мм; 5. Длина хода полированного штока: 2,06 м; 6. Число качаний: 14,7 кач/мин; 7. Тип и диаметр скважинного насоса: d=38 мм, НСВ1-38; 8. Глубина спуска насоса: Lн=900 м; 9. Общая деформация штанг и труб: λ=0.15 м.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зейгман Ю.В., Гумеров О.А., Генералов И.В. Выбор оборудования и режима работы скважин с установками штанговых и электроцентробежных насосов: Учеб. пособие. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. – 120 с. 2. Проект разработки Волковского нефтяного месторождения: Отчет/ Башнипинефть: Рук. Глазков А.А. и др. по заказ – наряду 87.030060.87.00. Этап 4- Уфа, 1987г.-151с. 3. В.И. Щуров.Технология и техника добычи нефти. Учебник для вузов. -М.: Недра, 1983г.- 510 с. 4. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. –М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2000.- 653 с. ил. 5. Разработка и эксплуатация нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений: Учеб. для вузов /Ш.К. Гиматудинов, И.И. Дунюшкин, В.М. Зайцев и др.; Под ред. Ш.К. Гиматудинова.-М.: Недра, 1988.-302 с.: ил. 6. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. Под ред. Ш.К. Гиматудинова/ Р.С. Андриасов, И.Т. Мищенко, А.И. Петров и др. М., Недра, 1983.-455 с. 7. Технология и техника добычи нефти: Учебник для вузов/А.Х. Мирзаджанзаде, И.М. Аметов, А.М. Хасаев, В.И. Гусев. Под ред. проф. А.Х. Мирзаджанзаде-М.:Недра, 1986.-382 с. 8. Юрчук А.М. Истомин А.З. Расчеты в добыче нефти-М.:Недра, 1979,-271 с.
|