36 Подбор оборудования уэцн с использованием характеристик скважин

Задача расчетов - для каждой конкретной скважины с учетом ее характеристик подобрать все звенья УПЭЦН и глубину спуска насоса. Решение ее связано с выполнением большого объема вычислительной работы с помощью ЭВМ. Поэтому рассмотрим лишь схему и принцип одного из упрощенных вариантов расчетов (предложенный П. Д. Ляпковым) для случая, когда дебит жидкости скважины в стандартных условиях (Q_жcy) задан.

Вначале устанавливают необходимые исходные данные:

- выбирают уравнение притока;

- определяют свойства нефти, воды, газа и их смесей, которые предполагается откачивать из скважины;

- конструкцию эксплуатационной обсадной колонны.

2.18). Расходное газосодержание потока— отношение объемного расхода V газа на участке к общему расходу смеси газа и жидкости q—определяют по формуле.

Расходы Vnq находят по формулам (2.11) и (2.14). По кривой 3 (см. рис. 2.18) оценивают предварительную глубину спуска насоса (по допустимым значениям объемного газосодержания на приеме насоса; р_вх=0,05—0,25) и давление р_вх (по кривой 1). Упомянутые пределы расходного газосодержания на входе в насос установлены по данным испытаний УПЭЦН во время откачки газированной жидкости.

Рис. 2.18 График для определения глубины L_H погружения ПЭЦН по расходному газосодержанию на входе р_{г вх} их и давлений на приеме р_пр и выкиде р_вык из насоса

Если р_вх= =0—0,05, то газ слабо влияет на работу насоса, если р_вх=0,25— 0,3, то происходит срыв подачи насоса. Практически целесообразно давление на приеме насоса не менее 1—1,5МПа. Для определения давления на выкиде насоса рвык, т. е. в самом нижнем сечении НКТ, рассчитывают распределение давления в трубах также шагами сверху вниз от известного устьевого давления р_у, равного давлению в системе сбора (см. рис. 2.18, кривая 2). В этом случае учитывают частичную сепарацию газа у приема насоса, который движется вверх по кольцевому пространству, минуя насос, и через обратный клапан отводится в выкидную линию. При расчете распределения давления в НКТ их диаметр d устанавливают с учетом дебита:

Qmc_y<150 м³/сут, d=-60 мм; 150<(Эжс_У<300 м³/сут, d = 73 мм; <2жс_У>300 м³/сут, d = 89 мм.

По кривым 1 и 2 на глубине спуска насоса определяют перепад давлений, требуемый для получения заданного дебита: Рс^Рвык^— /?вх- (2.32)

Необходимо отметить, что по найденным значениям р_с и заданному дебиту Ожсу при стандартных условиях еще нельзя выбрать целесообразную характеристику насоса с достаточной точностью, ибо в заводских характеристиках, строящихся по данным процесса откачки воды, не учитывается влияние свойств газожидкостных смесей и термодинамических условий работы насосных агрегатов. Фактический расход жидкости через насос будет отличаться от заданных значений С)_жсу в связи с тем, что в жидкости, откачиваемой насосом, может раствориться большое количество газа. Жидкость, омывая электродвигатель, нагревается. Кроме того, в ней содержится некоторое количество свободного газа и эти факторы способствуют существенному увеличению объема газожидкостной смеси (ГЖС), проходящей через насос (по сравнению с заданным дебитом при стандартных условиях С)_ЖСу).

Следует учитывать, что расход ГЖС по длине насоса в связи с ростом давления к выкиду и с уменьшением количества свободного газа в жидкости оказывается непостоянным. В свою очередь, свойства жидкости и ее вязкость влияют на напорную характеристику насоса. Поэтому далее оцениваем подачу Q_B и напора Н_вс, которые должен иметь подбираемый насос при откачке жидкости (с учетом влияния на рабочую характеристику насоса свободного газа в ГЖС, проходящей через насос, и се вязкости), чтобы обеспечить подъем заданного количества нефти (Q»_cy с выбранной глубины L_H. По данным Q_B и Н_вс и паспортным характеристикам подбирают тип насоса, удовлетворяющий условиям:

где Q_B.onT—паспортная подача насоса при оптимальном режиме,Явс<Япв— ЛЯ.

Здесь Н_пв—напор насоса по паспортной характеристике, соответствующей производительности Q_b,m; АН—поправка для пересчета Н_пв в вероятный напор при работе на воде:

где Н_вопт, Q_B.onT—оптимальный напор (в м) и оптимальный расход (в м³/сут) по паспортной характеристике насоса.

Необходимость введения поправки АН объясняется тем, что паспортные характеристики для какой-либо партии насосов определяют осреднением результатов испытания лишь нескольких насосов, работающих на воде. Поэтому фактическая (вероятная) характеристика насоса может отличаться от паспортной вследствие некоторых геометрических отклонений в строении рабочих аппаратов, отличий вязкости продукции скважин, движущейся в каналах рабочих колес, от вязкости воды и т. д. По известным Н_вс и Q_B подбирают мощность двигателя.

Выбранный насосный агрегат должен работать в условиях превышения необходимого пускового напора Н_осв над рабочим при откачке ГЖС. Возможность запуска скважины агрегатом устанавливают по результатам сравнения баланса напоров Н_осв, развиваемых насосом при пуске скважины, с величиной (H_nQ_0XJI—АН), где Н_пд_охл — напор насоса по его паспортной характеристике при минимально допустимом дебите жидкости Q_oxsl и длительной непрерывной эксплуатации двигателя. Если

Н_осв>0,98(Н_пйохл-ЛН) (2.36) то скважина может быть освоена насосом.

Q_oxn соответствует минимально допустимому расходу жидкости в кольцевом пространстве между корпусом электродвигателя и стенкой обсадной трубы, когда обеспечивается необходимый режим охлаждения ПЭД:

где со_охл—минимально допустимая скорость движения жидкости в кольцевом пространстве (определяется по специальным таблицам); D_3K, Ид—диаметры соответственно обсадных труб и корпуса двигателя.