Существует несколько методик расчета – подбора ШСНУ. Рекомендуется следующая упрощенная последовательность решения задачи.
1) Определяем планируемый отбор жидкости по уравнению притока при n = 1:
Q = К (Рпл – Рзаб)n, (77)
где К – коэффициент продуктивности, т/сут ∙ МПа;
Рпл – пластовое давление, МПа;
Рзаб – забойное давление, МПа.
2) Глубина спуска насоса определяется по формуле:
(Рзаб - Рпр. опт) ∙106 (78)
Lн = Нф - —————————,
ρсм ∙ q
где Нф – расстояние от устья до верхних отверстий фильтра, м;
Рпр. опт – оптимальное давление на приеме насоса, МПа;
ρсм – плотность смеси, кг/м3;
q – ускорение свободного падения, м/с2.
Оптимальное давление на приеме насоса устанавливается опытным путем для каждого месторождения. Так, для месторождений Башкортостана и Татарстана оно колеблется в пределах от 2 до 2,5 МПа.
Плотность смеси ниже приема насоса:
- при малом газосодержании и обводненности более 80 %, определяется по формуле:
ρсм = ρвnв + ρн (1 – nв), (79)
- при высоком газосодержании и обводненности менее 80 %, по формуле:
nв
ρн + ρг ∙ G + ρв ‾‾‾‾‾‾‾
1 – nв
ρсм = ————————————, (80)
nв
в + ‾‾‾‾‾‾‾
1 – nв
где в – объемный коэффициент нефти, условно принимаем в = 1,12;
G – газовый фактор, м3/т.
3) Определяем объемную производительность установки, предварительно задавшись коэффициентом подачи насоса αп = 0,6…0,8:
Q
Qоб = ————, (81)
ρсм ∙ αп
4) По диаграмме А. Н. Адонина для станков - качалок выбираем по найденному дебиту Qоб и глубине спуска насоса Lн диаметр насоса (плунжера) dн и тип станка – качалки (рис. 8 и 9) и записываем техническую характеристику выбранного станка – качалки.
5) Выбираем тип насоса и диаметр НКТ, используя таблицы 8 и 14.
Таблица 14 - Области применения различных типов скважинных штанговых насосов и соответствующих колонн НКТ
| Шифр насоса | Эксплуата-ционные условия | Условный размер насоса, мм | Подача при n = =10 мин-1, м3/сут | Макси- мальная длина хода плунжера, м | Макси- мальная высота подъема жидкости, м | Услов-ный диаметр НКТ, мм | ||
| НСН1 | Вязкость жидкости до 25 мПа∙с; объемное содержание механических примесей не более 0,05 % | 10,5 | 0,9 0,9 0,9 0,9 | |||||
| НСН2 | 94,5 | 4,5 4,5 4,5 4,5 | ||||||
| НСНА | 73,5 | 3,5 3,5 4,5 4,5 | ||||||
| НСВ1 | 98,5 125,5 | 3,5 3,5 | ||||||
| НСВ2 | 98,5 125,5 | 3,5 | ||||||
| НСВ 1В | Вязкость жидкости до 15 мПа∙с; объемное содержание механических примесей не более 0,2 % | 57,5 73,5 | 3,5 3,5 3,5 3,5 | |||||
| НСВГ | μ до 100 мПа∙с; содержание примесей не более 0,05% | 38/55 55/43 | 73,5 | 3,5 3,5 | - | |||
6) В зависимости от диаметра и глубины спуска насоса выбирают конструкцию колонны штанг по таблице 15.
Таблица 15 – Рекомендуемые конструкции штанговых колонн
| Конструкция колонны | Условный диаметр штанг, мм | Диаметр плунжера насоса, мм | ||||
| Одноступенчатая | Глубина спуска насоса, м | |||||
| - | - | |||||
| - | ||||||
| - | - | - | - | |||
| Двухступенчатая | Глубина спуска насоса, м | |||||
| - | - | |||||
| Длина ступеней колонны, % к глубине спуска | ||||||
| - | - | |||||
| - | - | |||||
| Глубина спуска насоса, м | ||||||
| - | ||||||
| Длина ступеней колонны, % к глубине спуска | ||||||
| - | ||||||
| - | ||||||
| Глубина спуска насоса, м | ||||||
| - | - | - | - | |||
| Длина ступеней колонны, % к глубине спуска | ||||||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | |||
| Трехступенчатая | Глубина спуска насоса, м | |||||
| - | - | - | - | |||
| Длина ступеней колонны, % к глубине спуска | ||||||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | |||
| Глубина спуска насоса, м | ||||||
| - | - | - | - | |||
| Длина ступеней колонны, % к глубине спуска | ||||||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - | |||
| - | - | - | - |
7) Устанавливаем параметры работы ШСНУ (режим откачки). Правильно назначенный режим откачки должен характеризоваться максимальной длиной хода плунжера, минимальным диаметром насоса. Число качаний вычисляется по формуле:
Q
n = ———————————, (82)
1440 ∙ Fпл ∙ S ∙ αп ∙ ρсм
где S – длина хода плунжера, м;
Fпл – площадь поперечного сечения плунжера, которое определяется либо по справочным данным либо по формуле:
π ∙ dн2
Fпл = ———, (83)
4
где dн – диаметр насоса, м.
8)Определяем необходимую мощность по формуле Д. В. Ефремова:
1 – ηн ηск
N = 0,000401 ∙ π ∙ dн2 ∙ S ∙ n ∙ ρсм ∙ Lн (———— + αп) ∙ К, (84)
ηн ηск
где ηн и ηск – соответственно КПД насоса и станка – качалки, ηн = 0,9 и
ηск = 0,82;
К – коэффициент степени уравновешенности СК, для уравновешенной системы К = 1,2.
Выбираем тип электродвигателя.
Рис. 8 Диаграмма А. Н. Адонина для базовых СК
Рис.9 Диаграмма А. Н. Адонина для модифицированных СК
Таблица 13
| Наименование исходных данных | Варианты | ||||||||||||||
| Расстояние от устья до верхних отверстий фильтра Нф, м | |||||||||||||||
| Диаметр эксплуатационной колонны Д, мм | |||||||||||||||
| Пластовое давление Рпл, МПа | |||||||||||||||
| Забойное давление Рзаб, МПА | |||||||||||||||
| Газовый фактор G, м3/т | |||||||||||||||
| Плотность воды ρв, кг/м3 | |||||||||||||||
| Плотность нефти ρн, кг/м3 | |||||||||||||||
| Плотность газа ρг, кг/м3 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 |
| Коэффициент продуктивности К, т/сут МПа | |||||||||||||||
| Обводненность продуции nв, % |
Продолжение таблицы 13
| Наименование исходных данных | Варианты | ||||||||||||||
| Расстояние от устья до верхних отверстий фильтра Нф, м | |||||||||||||||
| Диаметр эксплуатационной колонны Д, мм | |||||||||||||||
| Пластовое давление Рпл, МПа | |||||||||||||||
| Забойное давление Рзаб, МПА | |||||||||||||||
| Газовый фактор G, м3/т | |||||||||||||||
| Плотность воды ρв, кг/м3 | |||||||||||||||
| Плотность нефти ρн, кг/м3 | |||||||||||||||
| Плотность газа ρг, кг/м3 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 |
| Коэффициент продуктивности К, т/сут МПа | |||||||||||||||
| Обводненность продуции nв, % |