- •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
5.1.2. Погружные электродвигатели
Для привода погружных центробежных электронасосов применяется маслозаполненный погружной трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором и синхронной частотой оборотов 3066 в мин. Электродвигатели изготавливаются диаметрами 103, 117, 123 и 138 мм, что позволяет компоновать их с соответствующей группой насосов 5, 5А, б, 6А и опускать в соответствующую эксплуатационную колонну с зазором 10 - 20 мм..
Всего предусмотренно 15 типоразмеров погружных электродвигателей [7] мощностью от 14 до 125 кВт (табл. 5.3). Большие мощности и малые диаметры вызывают необходимость иметь большую длину электродвигателя до 8,2 м.
Для предотвращения попадания пластовой жидкости из скважины корпус электродвигателя выполняется герметичным и его заполняют трансформаторным маслом с высоким пробивным напряжением. Масло служит одновременно смазкой для подшипников скольжения электродвигателя.
Трансформаторное масло для лучшего охлаждения и смазки опор циркулирует. Оно поднимается по пустотелому валу к турбинке и нагнетается ею в полость над статором двигателя. Отсюда оно идет по зазорам между статором и ротором и по пазам в статорном железе, отводя тепло от перегретых деталей и вынося продукты износа из подшипников.
Обозначения: ПЭД-20-103 - погружной электродвигатель; 20 - номинальная мощность, кВт; 103 - наружный диаметр, мм.
Таблица 5.3
Характеристики погружных электродвигателей
Электродвигатель |
Номинальные |
кпд,% |
cosα |
Скорость охлаждения жидкости, м/с |
Темпера-тура окружаю-щей среды, ºС |
Длина, м |
Масса, кг |
||
Мощ-ность, кВт |
напряжения, В |
ток, А |
|||||||
ПЭД14 - 103 |
14 |
350 |
40 |
72 |
0,80 |
0,06 |
70 |
4,20 |
200 |
ПЭД20 - 103 |
20 |
700 |
29 |
73 |
0,78 |
0,06 |
70 |
5,17 |
275 |
ПЭД28 - 103 |
28 |
850 |
34,7 |
73 |
0,75 |
0,085 |
70 |
5,5 |
295 |
ПЭД40 - 103 |
40 |
1000 |
40 |
72 |
0.80 |
0,12 |
55 |
6,2 |
335 |
ПЭДС55 - 103 |
55 |
850 |
69 |
73 |
0,75 |
0,37 |
70 |
5,21 |
500 |
ПЭД45 - 117 |
45 |
1400 |
27,3 |
81 |
0,84 |
0,27 |
50 |
5,60 |
382 |
ПЭД65 - 117 |
65 |
2000 |
27,5 |
81 |
0,84 |
0,27 |
50 |
7,5 |
525 |
ПЭД90 - 117 |
90 |
2000 |
38,7 |
81 |
0,83 |
0,4 |
60 |
10,76 |
750 |
ПЭД17 - 123 |
17 |
400 |
39,5 |
78 |
0,80 |
0,1 |
80 |
4,6 |
348 |
ПЭД35 - 123 |
35 |
550 |
55,5 |
79 |
0,84 |
0,12 |
70 |
5,45 |
425 |
ПЭД46-123 |
46 |
700 |
56,5 |
79 |
0,85 |
0,2 |
80 |
6,73 |
528 |
ПЭД55 - 123 |
55 |
800 |
61,5 |
78 |
0,83 |
0,2 |
70 |
7,2 |
568 |
ПЭД 75 - 123 |
75 |
915 |
73,5 |
76 |
0,85 |
0,3 |
55 |
8,02 |
638 |
ПЭД100 - 123 |
100 |
950 |
89,5 |
80 |
0,85 |
0,35 |
60 |
8,02 |
638 |
ПЭД125 - 138 |
125 |
2000 |
50,5 |
84 |
0,85 |
0,9 |
50 |
8,21 |
800 |
Теплостойкость изоляции проводов обмотки электродвигателей ограничена 130 - 160°С, поэтому температура добываемой жидкости в скважине не должна превышать 50 - 80°С в зависимости от конструкции двигателя и применяемых материалов (табл. 5.3).
В настоящее время разработаны и начинают широко внедряться погружные электродвигатели для привода насосов в модульном исполнении. Двигатели предназначены для работы в среде пластовой жидкости с температурой до 110°С и гидродинамическим давлением до 20 МПа.
Обозначения: ПЭДУСК-90-117В5 - погружной электродвигатель унифицированный. С - секционный, К - коррозионно-стойкий (отсутствующие буквы - нормальный); 90 - полезная (номинальная) мощность, кВт; 117 - диаметр корпуса, мм; В5 - климатическое исполнение и категория размещения [17].
В табл. 5.4 представлены основные характеристики 16 типоразмеров секционных погружных электродвигателей. Каждый типоразмер имеет нормальное и коррозионное исполнение, буквы после размера двигателя обозначают; В - верхняя секция; Н - нижняя; С - средняя.
Таблица 5.4
Характеристики погружных электродвигателей
Электродвигатель |
Номинальные |
кпд, % |
cosα |
Скорость охлаждения жидкости, м/с |
||||
мощность, кВт |
напряжения, В |
Ток, А |
||||||
секция |
в сборе |
секция |
в сборе |
|||||
ПЭД14 - 103 |
16 |
- |
530 |
- |
26 |
80 |
0,83 |
0,06 |
ПЭД 22 - 103 |
22 |
- |
700 |
- |
27 |
80 |
- |
- |
ПЭД32 - 103 |
32 |
- |
1000 |
- |
27,5 |
- |
- |
- |
ПЭД 45 - 103 |
45 |
- |
1050 |
- |
37,0 |
79 |
0,84 |
0,08 |
ПЭД32 - 103В |
31,5 |
63 |
750 |
1500 |
36,5 |
80 |
0,83 |
0,12 |
ПЭД32 - 103Н |
31,5 |
750 |
||||||
ПЭД45 - 103В |
45 |
90 |
1050 |
2100 |
37 |
79 |
0,84 |
0,3 |
ПЭД45 - 103Н |
45 |
1050 |
||||||
ПЭД 45-117 |
45 |
- |
1000 |
- |
36 |
84 |
0,86 |
0,08 |
ПЭД45 - 117В |
45 |
90 |
975 |
1950 |
37 |
» |
» |
0,3 |
ПЭД45 - 117Н |
45 |
975 |
||||||
ПЭД63 - 117 |
63 |
- |
1400 |
- |
36 |
» |
» |
0,12 |
ПЭД90 - 123 |
90 |
- |
2200 |
- |
32,5 |
85 |
0,86 |
0,3 |
ПЭД90 - 123В |
90 |
150 |
1075 |
2150 |
66 |
85 |
0,86 |
0,6 |
ПЭД90 - 123Н |
90 |
1075 |
||||||
ПЭД83 - 123В |
83,5 |
250 |
750 |
2250 |
88 |
85 |
0,86 |
0,8 |
ПЭД83 - 123С |
83,5 |
750 |
||||||
ПЭД83 - 123Н |
83,5 |
750 |
||||||
ПЭД90 - 130В |
90,0 |
180 |
1150 |
2300 |
61 |
85 |
0,87 |
0,6 |
ПЭД90 - 130Н |
90,0 |
1150 |
||||||
ПЭД125 - 130В |
125 |
250 |
1150 |
2300 |
85 |
85 |
0,87 |
0,8 |
ПЭД125 - 130Н |
125 |
1150 |
||||||
ПЭД120 - 130В |
120 |
360 |
767 |
2300 |
22 |
85 |
0,87 |
1,0 |
ПЭД120 - 130С |
120 |
767 |
||||||
ПЭД120 - 130Н |
1 20 |
767 |
||||||