РАСЧЁТ ТРЕБУЕМОЙ ПОДАЧИ НАСОСА И СКОРОСТИ ОТКАЧКИ

К выполнению контрольной работы по дисциплине

«Нефтегазопромысловое оборудование»

Для студентов направления подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело

 

Ставрополь 2016

Методические указания по выполнению контрольнойработы составлены в соответствии с рабочим учебным планом и действующей программой дисциплины «Нефтегазопромысловое оборудование» для студентов направления подготовки 21.03.01 Нефтегазовое дело.

 

Составители: канд. пед. наук, доцент Мурадханов И. В.

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент Пуля Ю. А.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАНИЯ И ЕГО ОБЪЕМ.....................................4

2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НАПИСАНИЮ КОНТРОЛЬНОЙРАБОТЫ....................................................................................................5

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫНАД КОНТРОЛЬНОЙРАБОТОЙ....................................................................6

4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................................20

ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАНИЯ И ЕГО ОБЪЕМ

Контрольнаяработа выполняется по теме «Установки скважинных штанговых насосов».

Варианты заданий выдает преподаватель индивидуально каждому студенту согласно табл. 1.

Таблица 1 – Варианты заданий к контрольной работе.

№
Lc
Pзаб	17,2	22,3	16,1	18,8	17,4		29,8	17,6		13,3	15,2
Qнд	9,85	16,2	18,4	14,8	16,4		18,9	20,2	17,5	14,7	9,75
В	0,62	0,51	0,63	0,55	0,48	0,56	0,52	0,45	0,47	0,34	0,56
Рнас	9,12	8,41	8,72	9,24	9,81	8,72	9,16	8,48	8,24	9,21	8,88
Ру	2,02	1,64	2,10	2,12	1,54	1,48	2,04	1,92	1,64	1,88
bн	1,16	1,17	1,15	1,19	1,18	1,16	1,17	1,15	1,14	1,15	1,16
Нд
rж	1,1	1,17	1,08	1,15	1,05	1,2	1,17	1,02	1,14	1,03	1,24
16,8	19,6	20,4	19,8	20,3	23,6	19,4	20,2	21,6	23,2	17,8	14,7
16,7	15,9	16,8	9,65	11,2	12,4	10,4	17,3	20,1	18,6	10,1	13,4
0,44	0,48	0,52	0,38	0,28	0,4	0,52	0,45	0,44	0,46	0,39	0,33
8,94	9,91	8,44	9,22	8,83	9,91	8,42	9,18	9,85	9,98	9,21	8,48
1,50	1,98	1,74	1,53	1,68	2,08	1,76	1,44	1,98	1,63	1,82	1,65
1,17	1,18	1,16	1,16	1,18	1,15	1,17	1,19	1,18	1,16	1,15	1,19
1,04	1,01	1,14	1,22	1,04	1,15	1,07	1,16	1,13	1,21	1,06	1,16
14,7	13,6	23,4	18,2	18,7	19,4	20,3	20,8	21,8	22,5
	13,8	18,8		18,5	16,2		17,5	20,8	16,4	18,2	12,7
0,31	0,49	0,45	0,4	0,5	0,54	0,21	0,41	0,35	0,25	0,3	0,19
8,94	9,56	9,51	9,34	9,97	8,53	9,1	9,75	9,8	8,43	8,69	9,83
1,92	1,53	1,64	1,65	1,73	1,76	1,46	1,79	1,85	1,67	1,71
1,18	1,21	1,15	1,18	1,19	1,15	1,2	1,17	1,18	1,2	1,16	1,17
1,22	1,18	1,016	1,05	1,13	1,19	1,2	1,07	1,16	1,04	1,17	1,01

 

 

Обозначения в таблице 1:

L_c – глубина скважины, м;

Р_заб – забойное давление, МПа;

Q_нд – ожидаемый дебит нефти, м³/сут;

В – обводнённость продукции;

Р_нас – давление насыщения, МПа;

Р_у – давление на устье, МПа;

b_н – объёмный коэффициент нефти;

Н_д – динамический уровень, м;

r_ж – плотность жидкости продукции скважины, г/см³.

Объем контрольнойработы 10 – 20 страниц.

 

 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НАПИСАНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольнаяработа должна содержать:

– титульный лист (приложение А);

– исходные данные расчета;

– содержание;

– основную часть в соответствии с рекомендациями;

– список использованных источников.

Список использованных источников включает библиографическое описание литературы, научных и технических отчетов, нормативных документов, статей и т.д.

Контрольнуюработу следует оформлять на листах формата А4 (210х297). Оформление контрольнойработы выполняется с соблюдением следующих размеров полей: левое – 30 мм, правое – 15 мм, верхнее – 20 мм, нижнее – 15 мм. Текст пишется на одной стороне листа и выполняется на ЭВМ шрифтом 12 – 14 через полуторный интервал. Допускается рукописный вариант.

Страницы контрольнойработы нумеруются с титульного листа (на титульном листе номер не ставится). Номер указывается в верхнем правом углу.

Разделы должны иметь порядковые номера в пределах всей контрольнойработы, обозначенные арабскими цифрами без точки и записанные с абзацного отступа.

Приложения оформляют как продолжение контрольнойработы на последующих страницах или в виде отдельного документа, располагая их в порядке появления ссылок в тексте.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫНАД

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТОЙ

Штанговая насосная установка состоит из станка-качалки, устьевого сальника, колонны насосных штанг и насосно-компрессорных труб, а также вставного или невставного скважинного насоса.

Одна из основных задач проектирования эксплуатации скважин установками скважинных штанговых насосов (УСШН) – обоснование и выбор компоновки УСШН для заданных условий эксплуатации.

3. 1. ВЫБОР КОМПОНОВКИ СКВАЖИННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Под компоновкой СШНУ понимают взаимосвязанную совокупность оборудования со следующими параметрами: диаметр и тип скважинного штангового насоса, глубина его спуска и конструкция колонны НКТ, а также типоразмер станка-качалки и обоснование конструкции штанговой колонны.

Для заданного забойного давления Р_заб на глубине скважины L_с (точка а) и динамического уровня жидкости в скважине Н_д, на который действует атмосферное давление Р_о (точка б), строят кривую распределения давления Р от забоя скважины в стволе (рис. 1, кривая 1).

Для принятого давления на устье Р_у проводят кривую распределения давления от устья скважины в колонне НКТ (рис. 1, кривая 2).

 

Рисунок 1 – Кривые распределения давления

1 – в стволе скважины; 2 – в колонне НКТ.

Рассчитывают давление у приёма насоса Р_пн. Используя рекомендации Г.Н.Суханова [2], оценку давления на приёме насоса (в МПа) с учётом обводнённости продукции В и давления насыщения Р_нас, проводят по следующей формуле:

Р_пн = 0,5 + 0,3 Р_нас(1 – В). (1)

По рассчитанному давлению Р_пн на приёме насоса определяют по графику (рис. 1, кривая 1) глубину спуска насоса Н_н.

Для заданных на поверхности дебита нефти Q_нд и обводнённости продукции В рассчитываем объёмный расход (дебит) продукции скважины при давлении у приёма насоса Р_пн

Q_ж(Р_пн) = Q_нд · b_ж(Р_пн)/(1 – В), (2)

где Q_ж(Р_пн) – дебит жидкости на приёме насоса, м³/сут; Q_нд – дебит дегазированной нефти, м³/сут; b_ж(Р_пн) – объёмный коэффициент жидкости (продукции скважины) при давлении на приёме насоса Р_пн, рассчитываемый по формуле

b_ж(Р_пн) = b_н(Р_пн) · (1 – В) + b_в(Р_пн) · В, (3)

где b_н(Р_пн) и b_в(Р_пн) – соответственно объёмные коэффициенты нефти и воды (b_в(Р_пн) = 1) при давлении на приёме насоса.

b_н(Р_пн) = 1 + (b_н – 1) · ((Р_пн – 0,1)/(Р_нас – 0,1))^0,25. (4)

По диаграммам А.Н.Адонина для применяемых в настоящее время на промыслах отечественных станков-качалок, по известным значениям проектного дебита Q_ж(Р_пн) и высоте подъёма жидкости L, выбираем диаметр скважинного насоса D_пл и типоразмер для базовых станков-качалок (рис. 2) и модифицированных (рис. 3).

Рисунок 2 – Диаграмма А.Н.Адонина для базовых станков-качалок

Рисунок 3 – Диаграмма А.Н.Адонина для модифицированных станков-качалок

Высоту подъёма продукции при известных глубине спуска насоса Н_н, устьевом давлении Р_у и давлении на приёме Р_пн, приближённо можно вычислить по следующей формуле

L = H_н – 102(Р_пн – Р_у). (5)

По рис. 1 (кривая 2) определяют наибольшее давление в НКТ на глубине установки насоса Р_нкт.

Тип скважинного насоса следует выбирать в соответствии с областями применения скважинных штанговых насосов (табл. 2).

 

Таблица 2 – Области применения различных типов скважинных штанговых насосов и соответствующих колонн НКТ

Шифр насоса	Условный размер насоса, мм	Подача (n = 10), м3/сут	Наибольшая длина хода, мм	Напор, м	Условный диаметр НКТ, мм
НН1С		8,8 10,4 19,7
НН2С		76,6 128,5 193,9
НН2Б		98,5 163,3 249,3 459,2
НВ1С		98,5 163,3 249,3 459,2
НВ1Б		28,5 131,3 220,4
НВ2Б		131,3 220,4

В условном обозначении насоса первые две буквы и цифра указывают тип насоса, следующие буквы – исполнение цилиндра (и насоса), первые две цифры – диаметр насоса, последующие – длину хода плунжера в мм и напор в м, уменьшенные в сто раз.

Например НН2С – 32 – 18 – 15 – это насос невставного типа с ловителем, с составным цилиндром, диаметр насоса 32 мм, длина хода плунжера 1800 мм, напор 1500 м.

В настоящее время выпускаются штанговые скважинные насосы следующих типов:

НВ1 – вставные с замком наверху;

НВ2 – вставные с замком внизу;

НН – невставные без ловителя;

НН1 – невставные с захватным штоком;

НН2 – невставные с ловителем,

со следующим конструктивным исполнением цилиндра:

Б – с толстостенным цельным (безвтулочным) цилиндром;

С – с составным (втулочным) цилиндром.

В табл. 2 указана наибольшая для данного типа насоса длина хода плунжера S и соответствующая ей подача при n = 10 ход/мин. Возможна корректировка длины хода в сторону уменьшения. Подача, соответственно, уменьшается пропорционально. Подача также изменяется при регулировании частоты n.

РАСЧЁТ ТРЕБУЕМОЙ ПОДАЧИ НАСОСА И СКОРОСТИ ОТКАЧКИ

Чтобы осуществить запланированный дебит скважины, насос должен обладать определённой подачей Q_нас, компенсирующей утечки продукции в плунжерной паре:

Q_нас = Q_ж(Р_пн)/ 86400 · b_н. (6)

где 86400 – количество секунд в сутках; b_н – коэффициент наполнения насоса (b_н = 0,725).

Секундная подача насоса

Q_нас = F_пл · S_пл · N_c, (7)

где F_пл = p · d²_пл/4 – площадь поперечного сечения плунжера, м²; S_пл – длина хода плунжера, м; N_c – число двойных ходов в секунду.

Скоростьюоткачки называют произведение длины хода плунжера S_пл в метрах на число двойных ходов N_c в секунду. Таким образом, скорость откачки

S_пл · N_c = Q_нас/F_пл. (8)

При известной скорости откачки задаются, например, длиной хода плунжера и вычисляют число двойных ходов. Следует помнить, что длинноходовые режимы работы установки предпочтительны.

3. 3. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ШТАНГОВОЙ КОЛОННЫ

Под конструкцией штанговой колонны понимается совокупность диаметров и длин отдельных ступеней штанг, изготовленных из соответствующих сталей.

В практике насосной эксплуатации скважины большое распространение получили таблицы АзНИПИнефти (приложения А – Ж), рекомендующие конструкции штанговых колонн из различных сталей для разных размеров скважинных насосов.