
- •Введение
- •Определение физических свойств газа, нефти , воды и многофазных систем (нефть-вода-газ) при различных термодинамических условиях
- •1.1. Определение физических свойств нефтяного газа по его компонентному составу
- •1.1.1. Методика расчета свойств газа по его компонентному составу
- •1.1.2. Пример расчета свойств газа по его компонентному составу Задача 1
- •1.1.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •1.2. Уравнения состояния и их использование для расчета физических свойств газов
- •1.2.1. Определение физических свойств газа на основе уравнения состояния
- •1.2.2. Пример расчета свойств газа с использованием уравнения состояния Задача 2
- •1.2.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •1.3. Расчет физических свойств пластовых нефтей при однократном разгазировании
- •1.3.2. Пример решения типовой задачи Задача 3
- •1.3.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •1.4. Расчет физических свойств нефти в пластовых условиях
- •1.4.1. Методика определения физических свойств нефти при пластовых условиях
- •1.4.2. Пример расчета свойств нефти при пластовых условиях Задача 4
- •1.4.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •1.5. Расчет физических свойств пластовых вод
- •1.5.1. Методика расчета физических свойств пластовых вод
- •1.5.2. Пример расчета свойств пластовой воды Задача 5
- •1.5.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •1.6. Расчет физических свойств водонефтяных смесей
- •1.6.1. Методика расчета основных физических свойств водонефтяных смесей
- •1.6.1.1. Капельная структура
- •1.6.1.2. Эмульсионная структура.
- •1.6.2. Пример расчета свойств водонефтяной смеси в скважине Задача 6
- •1.6.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •2. Расчет оборудования при фонтанной эксплуатации скважин
- •2.1. Расчет нкт при фонтанно-компрессорной эксплуатации скважин
- •2.2. Пример расчета глубины спуска нкт при фонтанной эксплуатации скважин Задача 7
- •Решение
- •2.3. Пример расчета глубины спуска ступенчатой нкт при фонтанной эксплуатации скважин Задача 8
- •Решение
- •2.4. Насосно-компрессорные трубы с защитными покрытиями
- •2.5. Пример расчета глубины спуска остеклованных нкт при фонтанной эксплуатации скважин Задача 9
- •Решение
- •2.6. Определение диаметра штуцера фонтанной арматуры
- •2.8.1. Условия фонтанирования скважин. Минимальное забойное давление фонтанирования
- •2.8.2. Пример расчета минимального забойного давления фонтанирования Задача 11
- •Решение
- •2.8.3. Контрольные вопросы по практическому занятию
- •3. Гидродинамический расчет движения газожидкостной смеси в колонне поъемных труб нефтяных скважин
- •3.1. Последовательность гидродинамического расчета движения гжс в скважине
- •3.2. Метод Поэтмана - Карпентера
- •3.3. Пример расчета движения гжс по методу Поэтмана - Карпентера Задача 12
- •Решение
- •3.4. Метод а. П. Крылова и г. С. Лутошкина
- •3.5. Пример расчета движения гжс по методу а.П. Крылова и г.С. Лутошкина Задача 13
- •Решение
- •4. Технологические расчеты при штанговой глубиннонасосной эксплуатации скважин
- •4.1. Выбор оборудования шгну и определение параметров работы насоса
- •4.2. Пример расчета шгну и выбора режима его эксплуатации Задача 14
- •Решение.
- •4.3. Определение нагрузок на головку балансира станка-качалки
- •4.4. Пример расчета нагрузок на головку балансира станка-качалки Задача 15
- •Решение
- •4.5. Определение длины хода плунжера штангового насоса
- •4.5.1. Длина хода плунжера с учетом действия статических сил
- •4.5.2. Определение длины хода плунжера с учетом статических и динамических сил
- •4.5.3. Пример расчета длины хода плунжера по статической теории Задача 16
- •Решение
- •4.5.4. Пример расчета длины хода плунжера по статической и динамической теориям Задача 17
- •Решение
- •4.6. Расчет производительности и определение коэффициента подачи шгну
- •4.6.1. Формула производительности по элементарной теории [27|
- •4.6.2. Производительность по элементарной теории а. Н. Адонина [1]
- •4.6.3. Формула производительности а. С. Вирновского
- •4.6.4. Учет гидродинамического трения по формуле а. С. Вирновского
- •4.6.5. Учет потерь на сопротивление жидкости в нагнетательном клапане и на трение плунжера о стенки цилиндра
- •4.6.6. Производительность шгну в случае двухступенчатой колонны штанг
- •4.6.7. Пример расчета производительности и коэффициента подачи шгну Задача 18
- •Решение
- •4.7. Расчет прочности колонны штанг
- •4.7.1. Пример выбора и расчета на прочность одноступенчатой колонны штанг Задача 19
- •Решение
- •4.7.2. Пример выбора и расчета на прочность двухступенчатой колонны штанг Задача 20
- •4.7.3. Пример выбора технологического режима эксплуатации двухступенчатой колонны штанг Задача 21
- •Решение
- •4.7.4. Пример выбора и расчета на прочность двухступенчатой колонны штанг Задача 22
- •Решение
- •4.8. Расчет нкт по аварийной нагрузке при эксплуатации шгну
- •4.9. Пример расчета аварийной нагрузки на колонну гладких нкт Задача 23
- •Решение
- •4.10. Расчет нкт на циклические нагрузки
- •5. Технологические расчеты при эксплуатации скважин электроцентробежными насосами (эцн)
- •5.1. Установки погружных электроцентробежных насосов
- •5.1.1. Погружные электроцентробежные насосы
- •5.1.2. Погружные электродвигатели
- •5.1.3. Кабельная линия
- •5.1.4. Выбор насосно-компрессорных труб
- •5.1.5. Определение необходимого напора эцн
- •5.1.6. Выбор центробежного насоса
- •5.1.7. Выбор электродвигателя
- •5.1.8. Пример подбора эцн в скважину Задача 24
- •Решение
- •5.2. Определение глубины погружения насоса под динамический уровень
- •5.2.1. Расчет оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме эцн
- •5.2.2. Пример оценки оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме эцн Задача 25
- •Решение
- •5.2.3. Работа газа по подъему жидкости
- •5.2.4. Пример расчета погружения насоса под динамический уровень Задача 26
- •Решение
- •5.3. Выбор кабеля, трансформатора и определение эксплуатационных параметров уэцн
- •5.3.1. Выбор кабеля
- •5.3.2. Выбор трансформатора
- •5.3.3. Определение габаритного диаметра уэцн и скорости движения охлаждающей жидкости
- •5.3.4. Определение удельного расхода электроэнергии установкой эцн
- •5.3.5. Пример расчета габаритов уэцн, скорости охлаждающей жидкости и удельного расхода электроэнергии Задача 27
- •Решение
- •Литература
- •Введение
4.2. Пример расчета шгну и выбора режима его эксплуатации Задача 14
Выбрать станок-качалку, диаметр и тип насоса, штанг и НКТ и установить режимные параметры работы насоса для заданных условий: дебит скважины - 35 м3/сут, плотность нефти ρн = 850 кг/м3, глубина спуска насоса - 1400 м, коэффициент подачи насоса η = 0,7.
Решение.
По диаграмме А. Н. Адонина [24, 27], рис. 4.1 и 4.2, на пересечении проекций (Q = 35 м3/сут и L = 1400 м находим СК8 - 3,5 - 4000 и диаметр плунжера насоса 32 мм. При глубине > 1200 м следует выбрать вставной насос (выбираем НВ1Б-32-30-15).
Насосы НВ1Б предназначены для откачивания из нефтяных скважин маловязкой жидкости с содержанием механических примесей до 1,3 г/л и свободного газа на приеме не более 10% [17]. В качестве цилиндра в нем использован цельный безвтулочный цилиндр, характеризующийся повышенной прочностью, износостойкостью и транспортабельностью.
Для НВ-1Б-32 требуется НКТ: 32 + 28 = 60 мм - НКТ 60 x 5,0 мм. Действительно, по табл. 2.12 [17] к этому насосу требуется замковая опора ОМ-60, устанавливаемая в НКТ - 60 мм.
По табл. 2.1 - 2.3 выбираем штанги из углеродистой стали (σпр = 70 МПа) диаметр = 22 мм (31%) и диаметр = 19 мм (69%). При общей глубине спуска 1400 м длина секции штанг диаметром 22 мм - 434 м, диаметром 19 мм - 966 м.
Режимные параметры 7СК8-3,5 - 4000 по ГОСТ 5866 Sа = 1,7; 2,1; 3,0; 3,5 м - длина хода точки подвески штанг. Число качаний, n = 5 - 12 мин-1.
Редуктор - Ц2П-750 с передаточным отношением i = 38, и диаметром шкива - 1000 мм.
Для обеспечения продолжительной работы СК следует принять максимальную длину хода и найти по диаграмме А. Н. Адонина максимальную производительность насоса диаметром 12 мм, которая может быть получена при работе станка-качалки на максимальных параметрах.
По диаграмме находим Рmах = 38 м3/сут.
При длине хода Smax = 3,5 м, число качаний по формуле (4.1) будет:
.
Определим параметры работы насоса аналитическим методом, исходя из минимума напряжений в штангах.
Зададимся стандартными значениями Sа и n и по формулам (4.2) - (4.4) определим Fпл и Dпл и составим табл. 4.5.
Таблица 4.5
№ реж |
S, м |
n |
Fпл, см2 |
Dпл, см |
1 |
1,675 |
15 |
15,32 |
4,42 |
2 |
2,1 |
12,9 |
14,21 |
4,25 |
3 |
2,5 |
11,5 |
13,39 |
4,13 |
4 |
3,0 |
10,2 |
12,58 |
4,00 |
5 |
3,5 |
9,2 |
11,96 |
3,9 |
6 |
12,45 |
5 |
6,186 |
2,81 |
7 |
5,15 |
9 |
8,30 |
3,25 |
8 |
3,35 |
12 |
9,58 |
3,49 |
Рис. 4.1. Диаграмма А Н. Адонина для выбора оборудования штанговой насосной установки при использовании базовых моделей СК.
Рис. 4.2. Диаграмма А. Н. Адонина для выбора оборудования штанговой насосной установки при использовании модифицированных моделей СК
Средняя масса двухступенчатой колонны штанг
,
где q1 и q2 - масса 1 п.м верхней и нижней секций штанг соответственно.
Таким образом, исходя из табл. 4.5 видно, что наиболее приемлемыми режимами работы насоса при среднем коэффициенте подачи насоса η = 0,7 являются 5-й и 4-й, однако диаметр плунжера при этих режимах получился больший.
Для выбора оптимального режима определим максимальные значения нагрузок в точке подвеса штанг по формуле (4.5):
где
;
Наиболее выгодным режимом будет 5-й, при котором Рmax = 53,2 кН наименьшая. Минимальную нагрузку найдем по формуле (4.6):
Определим максимальное и минимальное напряжения по формуле (4.7) и σпр по формуле (4.8):
По табл. 4.1 - 4.3 выбираем штанги из стали 20Н2М σпр. доп = 90 МПа для некоррозионных условий.
Коэффициент запаса прочности штанг составит (формула (4.9))
Определим необходимое число качаний при использовании стандартного диаметра плунжера (для 5-го режима это будет 38 мм). По формуле (4.10)
Для насоса НВ1Б-38-35-15 допустимы длина хода 3,5 м и глубина спуска 1500 м. Диаметр НКТ 73 x 5,5 мм.
(Определим диаметр шкива электродвигателя для нестандартного числа качаний по формуле (4.11):
Таким образом, в результате аналитического расчета мы увеличили диаметр насоса, НКТ, уменьшили число качаний с 11 до 9,4 мин-1 и выбрали более прочные штанги из стали 20Н2М по сравнению с таблично-графическим расчетом.