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:
Lc – глубина скважины, м;
Рзаб – забойное давление, МПа;
Qнд – ожидаемый дебит нефти, м3/сут;
В – обводнённость продукции;
Рнас – давление насыщения, МПа;
Ру – давление на устье, МПа;
bн – объёмный коэффициент нефти;
Нд – динамический уровень, м;
rж – 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 Рзаб на глубине скважины Lс (точка а) и динамического уровня жидкости в скважине Нд, на который действует атмосферное давление Ро (точка б), строят кривую распределения давления Р от забоя скважины в стволе (рис. 1, кривая 1).
Для принятого давления на устье Ру 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 Рпн. Используя рекомендации Г.Н.Суханова [2], оценку давления на приёме насоса (в МПа) с учётом обводнённости продукции В и давления насыщения Рнас, проводят по следующей формуле:
Рпн = 0,5 + 0,3 Рнас(1 – В). (1)
По рассчитанному давлению Рпн на приёме насоса определяют по графику (рис. 1, кривая 1) глубину спуска насоса Нн.
Для заданных на поверхности дебита нефти Qнд и обводнённости продукции В рассчитываем объёмный расход (дебит) продукции скважины при давлении у приёма насоса Рпн
Qж(Рпн) = Qнд · bж(Рпн)/(1 – В), (2)
где Qж(Рпн) – дебит жидкости на приёме насоса, м3/сут; Qнд – дебит дегазированной нефти, м3/сут; bж(Рпн) – объёмный коэффициент жидкости (продукции скважины) при давлении на приёме насоса Рпн, рассчитываемый по формуле
bж(Рпн) = bн(Рпн) · (1 – В) + bв(Рпн) · В, (3)
где bн(Рпн) и bв(Рпн) – соответственно объёмные коэффициенты нефти и воды (bв(Рпн) = 1) при давлении на приёме насоса.
bн(Рпн) = 1 + (bн – 1) · ((Рпн – 0,1)/(Рнас – 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 Qж(Рпн) и высоте подъёма жидкости L, выбираем диаметр скважинного насоса Dпл 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 Нн, устьевом давлении Ру и давлении на приёме Рпн, приближённо можно вычислить по следующей формуле
L = Hн – 102(Рпн – Ру). (5)
По рис. 1 (кривая 2) определяют наибольшее давление в НКТ на глубине установки насоса Рнкт.
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 Qнас, компенсирующей утечки продукции в плунжерной паре:
Qнас = Qж(Рпн)/ 86400 · bн. (6)
где 86400 – количество секунд в сутках; bн – коэффициент наполнения насоса (bн = 0,725).
Секундная подача насоса
Qнас = Fпл · Sпл · Nc, (7)
где Fпл = p · d2пл/4 – площадь поперечного сечения плунжера, м2; Sпл – длина хода плунжера, м; Nc – число двойных ходов в секунду.
Скоростьюоткачки называют произведение длины хода плунжера Sпл в метрах на число двойных ходов Nc в секунду. Таким образом, скорость откачки
Sпл · Nc = Qнас/Fпл. (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.