3.2.Гідравліко - технологічні розрахунки параметрів роботи свердловини
Густину рідини на прийомі насоса приймемо як середню густину рідини в свердловині, умовно прийнявши незмінною густину води по стовбуру свердловини.
кг/м3
Спочатку визначим густину нафти при пластових умовах:
,
де β = 1+3,05·10-3·Go,
β –об”ємний
коефіцієнт нафти
Go-середній газовий фактор в м3/м3;
Знайдемо тиск на прийомі насоса по формулі І.Т.Міщенка:
Рпр= 0,5·106 + 0,3·Рн·(1-пв), де Рн-тиск насичення в Па
Знайдемо відносну густину
газу: ρгв=
Розрахуємо температурний градієнт потоку Wп, попередньо визначивши середній геотермічний градієнт W і дебіт Q в м3/с
W=
К/м Q=
м3/с
Wп
=
Температура на гирлі свердловини: Тг = Тпл - Wп·Н
Розраховуємо псевдокритичні параметри: тиск і температуру
Рср.кр=4,892-0,4048·ρгв Тср.кр = 94,717+170,8·ρгв
Приведений тиск: Рприв
=
Температура на глибині спуску насоса ТLн рівна:
ТLн
= Тпл
- Wп
·L
Приведена температура: Тприв
=
Коефіцієнт розчинності газу в нафті становить:
м3/м3·Па
Газонасиченість при тиску на прийомі насоса:
Go´
= Go
м3/м3 , якщо Рпр
< Рн
Обємний коефіціент нафти та рідини при тиску на прийомі насоса:
β н = 1+3,05·10-3·Go´
βр = βн (1-nв) + nв
Обємна витрата рідини при тиску пр
Qрпр = Q· β р м3/с
Коефіціент надстисливості газу при пр і Lн
Z = (0.4·logTприв+0,73)Рприв + 0,1·Рприв
Об'ємна витрата вільного газу в свердловині при пр і .Lн , зведена до нормальних умов:
Vг
= (Go-
Go´)·
м3/с
Газове число
Rг
=
м3/м3
Коефіціент сепарації вільного газу при режимі нульової витрати рідини:
dз
– зовнішній діаметр насоса, м
Для вставних насосів діаметром 28 і 32мм dз=48,2мм , для насосів діаметром 38 і 43мм dз=59,7мм , для насосів діаметром 55мм dз=72,9мм
Для невставних насосів діаметром 28 і 32мм dз=56,0мм , для насосів діаметром 38 і 43мм dз=70,0мм , для насосів діаметром 57мм dз=84,0мм
Коефіцієнт сепарації на прийомі штангового насоса
де Wарх -відносна швидкість газових пухирців (зумовлена дією архімедової сили) Wарх = 0,02 м/с, якщо nв ≤ 0.5;
Wарх = 0,17 м/с, якщо nв > 0,5
Трубне газове число
R1г = Rг· (1- σшт )
Максимальна швидкість газорідинної суміші
Vmax
=
м/с
dвкл – діаметр отвору сідла клапана. (див.табл.12.9,стр.371”Довідник з нафтогазової справи”під ред Бойка В.С.)
Кінематична в”язкість рідини
Число Рейнольдса
Reкл
=
В залежності від числа Рейнольдса по графіку шукаємо коефіцієнт витрати для клапана μкл (див.рис.12.3,стр.370”Довідник з нафтогазової справи”під ред Бойка В.С.)
Перепад тиску в клапані штангового насоса визначаємо по формулі:
∆Ркл
=
Тиск в циліндрі насоса при всмоктуванні
Рцв = Рпр - ∆Ркл Па
Рпр –тиск на прийомі насоса
∆Ркл – втрати тиску у всмоктувальному клапані
Знаходимо трубне газове число приведене до нормальних умов:
R1г’
= R1г·
Визначаєм новий тиск насичення нафти газом з врахуванням сепарації, який відповідає трубному газовому числу
Рн’ = R1г’/αн
де αн-коефіцієнт розчинності газу в нафті в м3/м3·Па
Газонасиченість при тиску на гирлі свердловини, прийнявши тиск на гирлі
Рг =105Па
Goгир = αн · Рг
Газонасиченість при новому тиску насичення нафти газом
GoРн’ = αн · Рн’
Знаходимо тиск розвантаження за формулою Щурова (ККД газу η = 0,45)
Рроз=0,45·
Тиск на викиді штангового насоса ( у трубах, над плунжером)
Рт =ρр·g·L + Рг + ∆Р – Рроз
Гідравлічні втрати на тертя ∆Р при русі рідини в трубах визначаємо по формулі Дарсі-Вейсбаха
Коефіцієнт гідравлічних опорів є функцією числа Рейнольдса
V=
м/с
dнктв – внутрішній діаметр НКТ
V-швидкість руху рідини у трубах при русі плунжера верх
Re=
При 0< Re<2320-ламінарний режим руху рідини. Коефіцієнт гідравлічного опору визначаємо по формулі Стокса
Гідравлічні втрати на тертя при русі рідини
∆Р=
Тоді тиск у трубах над плунжером буде становити
Рт =ρр·g·L + Рг + ∆Р – Рроз
Об”ємна витрата витікання рідини через зазор плунжерної пари qв
Зазор між плунжером і циліндром δ = 22,5·10-6 м
Відносний ексцентриситет се = 0,5 м
Довжина плунжера lпл =1,2 м
qв
= (1+1,5·се2)
·
м3/с
Коефіцієнт витікання рідини
lв=
Коефіцієнт наповнення насоса
αнап
=
kшк –коефіцієнт, який характеризує частку шкідливого простору в насосі (можна приймати kшк=0,1-0,2)
Коефіцієнт усадки рідини: αус = 1/βр