Эксплуатация нефтяных месторождений Лабораторная работа № 1

Проектирование эксплуатации скважин

штанговыми насосными установками

Цель работы

Подобрать и рассчитать оборудование для эксплуатации скважины ШСНУ:

1. станок-качалку;

2. диаметр и тип глубинного насоса;

3. колонну насосных штанг.

Установить режим работы для данной ШСНУ.

Общие сведения

В настоящее время применяются две расчетные методики для проектирования эксплуатации скважин ШСНУ:

• выбор насосного оборудования и первоначального режима откачки с помощью диаграмм А.Н. Адонина и таблиц;

• выбор штанговой насосной установки и режима откачки с использованием кривых распределения давления.

Расчет с использованием диаграмм и таблиц является наиболее простым и применяется при оперативном решении задач. На диаграмме А.Н. Адонина (рисунок 1) по промысловым данным построены зависимости подачи Q ШСНУ от глубины спуска насоса L. Диаграмма разделена на области применения стандартных станков качалок (СК), внутри которых выделены поля стандартных диаметров насосов d_н.

При построении диаграмм принято: коэффициент наполнения насоса _н = 0,85 как средний за межремонтный период без учета влияния газа; плотность жидкости  = 900 кг/м³; погружение насоса под динамический уровень h = 0, устьевое давление Р₂ = 0. Штанговые колонны подобраны для условий наибольшей нагрузки для каждого СК и каждого диаметра насоса d_н, а приведенные напряжения в штангах не превышают 120 МПа.

Предельные глубины L определены двумя параметрами СК:

• максимально допустимой нагрузкой на балансир в точке подвеса штанг;

• максимальным допускаемым моментом на валу редуктора.

Рисунок 1. Диаграмма А.Н. Адонина для выбора оборудования

Порядок выбора оборудования и режима откачки

Исходными данными для выбора оборудования и режима откачки являются дебит скважины и глубина скважины H.

Последовательность выбора оборудования следующая:

1. Определяется фактическая глубина спуска насоса:

, (1)

где – расстояние от устья скважины до динамического уровня h_д, м;

h – глубина погружения насоса под динамический уровень h_д, м.

Величину h_д определяют из уравнения притока:

, (2)

где – дебит скважины, м³/с;

– коэффициент продуктивности, м³/( );

 – плотность жидкости, кг/м³.

Р_пл – пластовое давление, Па.

Величину h рассчитывают по давлению на приеме насоса с использованием формулы (3) или принимают с учетом гидравлических сопротивлений в приемном клапане и вредного влияния газа.

, (3)

где Р_пр – давление на приеме насоса, Па;

Затем получают связь между глубиной спуска насоса L и дебитом для условий совместной и согласованной работы пласта и насосного подъемника:

, (4)

2. По заданному дебиту скважины и рассчитанной глубине L на диаграмме А.Н. Адонина находят тип СК и диаметр насоса d_н.

3. Принимают длину хода S = S_max (указано в шифре СК).

4. Для получения заданного уточняют число качаний балансира n из пропорции:

, (5)

где n_max – максимальное число качаний данного СК;

q_max – максимальная подача, соответствующая верхней границе поля насоса данного диаметра.

5. Выбирают тип насоса и группу посадки в зависимости от дебита, высоты подъема и вязкости жидкости, обводненности, содержания газа и песка по таблице 1.

6. Диаметр НКТ выбирают по таблице 2 в зависимости от типа и диаметра насоса, а конструкцию колонны штанг – от диаметра и глубины спуска насоса по таблицам 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4.

Таблица 1.

Области применения скважинных штанговых насосов

Насос	Услов-ный размер насоса, мм	Максималь-ная длина хода плунжера, мм	Максимальная идеальная подача при n=10 ход/мин, м3/сут	Максима-льная глубина спуска, м	Вязкость жидкости, cП (не более)	Содержа-ние механич. примесей %
НСН1	28	900	8,0	1200	25	До 0,05
	32		10,5
	43		19,0
	55		31,0	1000
НСН2	32	3000	35,0	1200	25	До 0,05
	43	4500	94,5	2200
	55	4500	155,0	1800
	68	4500	235,0	1600
	93	4500	440,0	800
НСН5	43	4500	94,5	2200	25	До 0,2
(с плунж	55	4500	155,0	1800
длиной
1500 мм)
НСН2Т	43	3000	63,0	1200	15	Более 0,2
	55	3000	103,5	1000
НСН2В	32	3000	35,0	1200	15	Более 0,2
	43	4500	94,5	1500
	55	4500	155,0	1200
НСНА	43	3500	73,5	1500	25	До 0,05
	55	3500	120,0	1200
	68	4500	235,0	1000
	93	4500	440,0	800
НСВ1	28	3500	31,0	2500	25	До 0,05
	32	3500	41,0	2200
	38	6000	98,5	3500
	43	6000	125,5	1500
	55	6000	207,0	1200
НСВ2	32	3500	41,0	3500	25	До 0,05
	38	6000	98,5	3500
	43	6000	125,5	3000
	55	6000	207,0	2500
НСВ1В	32	3500	41,0	2200	15	Более 0,2
	38	3500	57,5	2000
	43	3500	73,5	1500
	55	3500	120,0	1200
НСВГ	38/55	3500	64,0	1200	100	До 0,05
	55/43	3500	73,5	1200
НСВ1П	28	3500	31,0	2500	25	До 0,02
	32	3500	41,0	2200
	38	3500	57,5	2000
	43	3500	73,5	1500
	55	3500	120,0	1200

Примечание: Для всех типоразмеров насосов устанавливаются также предельная минерализация воды, равная 200 мг/л, содержание сероводорода – не более 0,1 %, рН – не менее 6,8.

Таблица 2.