Расчёты в добыче нефти

Расстояние от оси кривошипного вала до центра тяжести роторных противовесов (при четырех противовесах на каждом кривошипе массой 750 кг каждый) определяем по формуле

Удлиненные кривошипы станка-качалки СКН10-3315 рассчи­ таны на максимально возможную длину плеча действия противо­ весов 150 см.

Окончательная проверка уравновешенности станка-качалки проводится при помощи амперклещей.

Задача 71. Определить, каким образом нужно доуравновесить станок-качалку СКН5-3015 при помощи амперклещей на основании следующих данных: диаметр плунжера насоса DnJl = 56 мм; глубина установки насоса L = 650 м; длина хода сальникового штока 5 = 2,4 м; число качаний в минуту п — 12. На кривошипах установлено два груза, центры тяжести которых находятся от центра кривошипного вала на расстоянии: на первом кривошипе груз № 1 — 90 см и груз № 2 — 86 см; на втором кривошипе груз № 3 — 88 см и груз № 4 — 88 см. Замеренная сила тока при ходе

V I.6 — значение К р = 46.

Общее расстояние, на которое надо передвинуть кривошипные

Результаты расчета по обеим формулам достаточно близки. Примем т = —75 см.

Т а б л и ц а V I.5

Данные по кривошипным грузам станков-качалок

велика (для СКН5-3015 она не должна быть больше 20 см), поэтому следует перемещать не один груз, а два — по одному на каждом кривошипе.

132

Поскольку грузы на обоих кривошипах удалены от центра вала примерно на одинаковое расстояние, следует передвинуть два симметрично расположенных груза (по одному на каждом криво­ шипе) на равные расстояния

т/2 = 75/2 38 см.

14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ СТАН КОВ-КАЧАЛОК

Мощность электродвигателей для станков-качалок можно опре­ делить по различным формулам, из которых чаще применяются формулы Д. В. Ефремова, АзИНМаша и АзНИИ (Б. М. Плюща и В. О. Саркисяна). Для быстрых и приближенных расчетов можно пользоваться упрощенной формулой (в зависимости от веса под­ нимаемого столба жидкости и средней скорости движения плун­ жера), специальной диаграммой и таблицами (прил. 9).

Задача 72. Определить потребную мощность электродвигателя для станка-качалки 5СК-6-1,5-1600 (ГОСТ 5866—76). Исходные данные: диаметр плунжера насоса D nJ1 = 43 мм; высота подъема

ная длина хода сальникового штока 5 = 1,5 м; максимальное

К — коэффициент степени уравновешенности станка-качалки. Для

133

Расчет по упрощенной формуле

Приближенно мощность двигателя (в кВт) можно определить по формуле

Для станков-качалок ГОСТ 5866— 76 мощность можно опре­ делить по специальным таблицам, которые составлены для уравно­ вешенной работы станков-качалок при работе их на максимальных параметрах (длина хода и число качаний).

Двигатель подбирается в зависимости от найденной мощности по табл. 15 из работы [9], в которой дается техническая характе­ ристика короткозамкнутых асинхронных электродвигателей с по­ вышенным пусковым моментом в закрытом обдуваемом исполнении (серии АОП).

Для заданных условий при найденной по формуле Ефремова мощности N = 6 кВт следует принять двигатель АОП-52-4 мощ­ ностью N = 7 кВт с частотой вращения п = 1440 об/мин и отно­ шением М пугк/Мном = 2,0.

При выборе электродвигателя надо иметь в виду, что для чисел качаний балансира > 8 в минуту рекомендуются двигатели с син­ хронной частотой вращения около 1500 об/мин, а для чисел кача­ ний < 8 в минуту рекомендуются двигатели с частотой вращения менее 1000 об/мин.

15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОДУКТИВНОСТИ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ СКВАЖИНЫ ПО ДАННЫМ ДИНАМОМЕТРИИ

При линейном законе фильтрации жидкости к забою скважины коэффициент продуктивности можно определить по следующей формуле:

134

Где Qi и Q2 — дебит скважины при работе соответственно на первом и втором режимах, т/сут; рзХи рзи — забойное давление при работе скважины соответственно на первом и втором режимах, П. Первый режим минимально возможный. При втором режиме дебит должен быть в 1,5—2 раза выше. Динамограммы снимают при установившемся режиме работы скважины. При каждом режиме записывают нулевую линию, линию веса штанг в жидкости и линию статической нагрузки в крайнем верхнем и нижнем поло­

Рис. V I.12. Динамограмма для определения коэффициента продуктив­ ности скважины.

Режим: а — I, б — II.

Забойное давление иногда заменяют максимальной статической нагрузкой Р стшах» которую можно определить по динамограмме (рис. VI. 12) или по формуле

Рцогр — сила, действующая на плунжер насоса снизу, вызываемая

Р стшах п — статические нагрузки в точке подвеса насосных штанг при работе насоса на первом и втором режимах эксплуатации скважины, Н.

Задача 73. Требуется определить коэффициент продуктивности скважины, если диаметр плунжера насоса Dnn = 56 мм и площадь

135

VII. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ПОГРУЖНЫМИ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ЭЛЕКТРОНАСОСАМИ (ЭЦН)

ИВИНТОВЫМИ НАСОСАМИ

I. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЭЦН

Задача 74. Подобрать расчетным путем оборудование для эксплуатации скважины ЭЦН и определить удельный расход электроэнергии при его работе.

Исходные данные: наружный диаметр эксплуатационной ко­ лонны D = 168 мм; глубина скважины Н = 1800 м; дебит жидко­ сти Q = 120 м3/сут; статический уровень hCT = 500 м; коэффициент продуктивности скважины К = 80 м3/сут-МПа; кинематическая

Выбор диаметра насосных труб

Диаметр насосных труб определяется их пропускной способ­ ностью и возможностью размещения труб в скважине (с учетом соединительных муфт) вместе с кабелем и агрегатом.

Пропускная способность труб связана с их к. п. д. (г)тр). К. п. Д. труб изменяется от 0,92 до 0,99 и зависит в основном от диаметра и длины. К. п. д. труб, как правило, следует брать не ниже 0,94.

Так как очень часто ЭЦН применяют для форсированного от­ бора жидкости из сильно обводненных скважин с вязкостью нефти, близкой к вязкости воды (v = 1 -10"6 м2/с при Т = 293 К), то в целях облегчения расчета для этих условий построены кривые потерь напора на участке 100 м (рис. V II. 1).

Для определения диаметра труб необходимо из точки дебита провести вертикаль вверх до пересечения кривых потерь напора в трубах разного диаметра. Затем, исходя из предварительно принятого к. п. д. (например 0,94), найти в пересечении указанной вертикали с линией 0,94 необходимый диаметр труб. При пересе­ чении кривых для труб-цескольких диаметров предпочтение надо

137

отдать тому, который дает более высокий к. п. д., учитывая при этом также прочность труб и возможность размещения их в сква­

динамический уровень, которая зависит от количества свободного газа на этой глубине и определяется приближенно расчетными способами различного рода. В данной задаче ориентировочно принимаем Я = 50 м. Следовательно, L = 650 + 50 = 700 м.

Коэффициент гидравлического сопротивления X при движении в трубах однофазной жидкости определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной гладкости труб ks\

Re •= vcpd/v = 14,7 •10~°Q/dv,

где d — внутренний диаметр 48-мм труб, d = 0,0403 м.

Re = 14,7 Ю-*3- 120/0,0403-2-10"° = 21 900..

Относительная гладкость труб

k, = d/2Д.

13S

Здесь d — Диаметр труб, мм; А — шероховатость стенок труб, мм (для труб, не загрязненных отложениями солей и парафина, ориен­ тировочно принимаем А = 0,1 мм).

Тогда имеем:

Л

Рис. V II.2. График для определения коэффициента гидравлического сопро­ тивления в зависимости от числа Рейнольдса и относительной гладкости труб

Определим потери напора на трение и местные сопротивления по формуле (V II.2)

/гтр = 1,08-10-7 •0,03 (7°° о~о4оз,Г’2°2 ^ 318' 1 °3 Па

или 31,8 м вод. ст.

Необходимый напор насоса в заданных условиях по формуле (VII. 1) будет

Нс = 500 - f 150 Н- 31,8 + 2,5 + 10 = 694,3 м ст. жидкости.

Подбор насоса

Существующий нормальный ряд ЭЦН предусматривает в зави­ симости от диаметра эксплуатационной колонны и дебитов сква­ жин 15 насосов разных типов, а с учетом возможных напоров — 105 типоразмеров.

139

Насос для скважин подбирается в соответствии с характеристи­ кой скважины, ее дебитом, необходимым напором и диаметром эксплуатационной колонны на основании характеристики ЭЦН (см. прил. 13).

Для получения дебита Q = 120 м3/сут и напора 694,3 м ст. жидкости наиболее подходит насос 1ЭЦН6-100-900 с числом ступе­ ней z = 125.

Согласно кривым рабочей характеристики этот насос (рис. VI 1.3) при т]и = 0,5 и в пределах устойчивой зоны его работы может

соб, при котором г|н практически не изменяется.

Число ступеней, которое надо снять с насоса для получения

Выбор кабеля

Характеристика применяемых для ЭЦН круглых и плоских кабелей приведена в прил. [12 18]. Выбираем трехжильный круглый кабель К рБК Зх 25 с площадью сечения 25 мм2 и диаметром 32,1 мм. На длине насоса и протектора (около 7 м) берем трехжильный плоский кабель Кр5ПЗх 16 с площадью сечения 16 мм2 и толщиной 13,1 мм. От сечения и длины кабеля зависят потери электроэнергии в нем и к. п. д. установки.

140