Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Дашевский А.В. Справочник по добыче нефти. Уфа

.pdf
Скачиваний:
382
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
1.73 Mб
Скачать

УГНТУ

НК ЮКОС

Потери в наземном оборудовании ШСНУ учитываются приближенно. По рекомендации ВНИИнефть принимается, что к.п.д. СК ηск = 0,85 , а к.п.д. электродвигателя ηдв = 0,8 . Тогда общий к.п.д.

ШСНУ определится как:

 

 

 

 

ηшсну

=ηск ηдв ηп.ч ,

(5.9.12)

а полная мощность, затрачиваемая на подъем жидкости:

 

 

 

 

 

J

полн

=

Jполезн.

, Вт

(5.9.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шсну

 

 

И, наконец, суточный расход электроэнергии будет равен:

 

 

 

 

Wсут = 24 103 Jполн , кВт ч

(5.9.14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.9.1

 

Технические характеристики электродвигателей станков-качалок

 

 

 

 

Номинальная

 

 

 

Для условий номинальной нагрузки

 

Тип двигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosϕ ,

 

 

 

мощность, кВт

 

 

 

КПД,%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доли ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АОП-41-4

1,7

 

 

81,0

 

 

0,82

 

АО2-22-4

2,2

 

 

82,5

 

 

0,83

 

АОП-42-4

2,8

 

 

83,0

 

 

0,84

 

АО2-31-4

3,0

 

 

83,5

 

 

0,84

 

АОП-51-4

4,5

 

 

84,5

 

 

0,85

 

АОП2-41-4

4,0

 

 

85,0

 

 

0,81

 

АОП2-42-4

5,5

 

 

87,0

 

 

0,82

 

АОП-52-4

7,0

 

 

86,0

 

 

0,86

 

АОП2-51-4

7,5

 

 

88,0

 

 

0,83

 

АОП-62-4

10,0

 

 

86,5

 

 

0,87

 

АОП2-52-4

10,0

 

 

88,0

 

 

0,83

 

АОП-63-4

14,0

 

 

87,5

 

 

0,87

 

АОП2-61-4

13,0

 

 

88,0

 

 

0,84

 

АОП-72-4

20,0

 

 

88,0

 

 

0,87

 

АОП-71-4

22,0

 

 

89,5

 

 

0,85

 

АОП-73-4

28,0

 

 

89,0

 

 

0,87

 

АОП2-72-4

30,0

 

 

90,0

 

 

0,85

 

АОП-84-4

40,0

 

 

90,0

 

 

0,88

 

АОП2-81-4

46,0

 

 

91,0

 

 

0,89

 

АОП2-82-4

55,0

 

 

92,0

 

 

0,89

После окончания расчетов выбирается ближайший более мощный электродвигатель, обеспечивающий требуемую (с коэффициентом запаса 1,3) мощность.

Справочник инженера по добыче нефти Стр.98

УГНТУ

НК ЮКОС

 

VI. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ПОГРУЖНЫМИ

 

ЭЛЕКТРОНАСОСАМИ

6.1. Характеристика погружных центробежных электронасосов (ЭЦН)

Установка погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти (УЭЦН) состоит из погружного насосного агрегата (электродвигатель с гидрозащитой, насос), кабельной линии, колонны НКТ, оборудования устья скважины и наземного оборудования: трансформатора и станции управления или комплектного устройства. Характеристика погружных электрических двигателей приведена в разделе 6.4; характеристика электрических кабелей – в разделе 6.5, а вспомогательного оборудования – в разделе 6.6.

Расшифровка условных обозначений установок приведена на примере У2ЭЦНИ6-350-1100. Здесь: У – установка; 2 (1) – номер модификации; Э – с приводом от погружного электродвигателя; Ц – центробежный; Н – насос; И – повышенной износостойкости (К – повышенной коррозионной стойкости); 6 (5; 5А) – группа установки; 350 – подача насоса в оптимальном режиме по воде в м3/сут; 1100 – напор, развиваемый насосом в метрах водяного столба.

Установки УЭЦНК могут добывать пластовую жидкость с содержанием сероводорода до 1,25г/л, а обычного исполнения – с содержанием сероводорода не более 0,01г/л. Установки УЭЦНИ могут работать со средой, где содержание механических примесей достигает 0,5г/л. Установки обычного исполнения – при содержании механических примесей менее 0,1г/л.

Установки группы 5 предназначены для эксплуатации скважин с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7мм, группы

5А – 130,0мм, группы 6 – 144,3мм, а установки УЭЦН6-500-1100 и

УЭЦН6-700-800 – с диаметром не менее 148,3мм.

Характеристика погружных центробежных насосов приведена

ниже.

Справочник инженера по добыче нефти Стр.99

 

УГНТУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НК ЮКОС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.1.1

 

Характеристика погружных центробежных насосов

 

Шифр насоса

 

 

К.П.Д.,

 

Номинальная

 

Напор,

 

Число

 

 

Число

 

 

 

 

 

%

 

подача,

 

м

 

ступе-

 

 

секций

 

 

 

 

 

 

 

м3/сут

 

 

ней

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

3

 

4

 

5

 

 

6

 

 

 

ЭЦНМ5А–10-1100

28

 

10

1100

 

254

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5В– 10-300

 

 

28

 

10

 

1300

 

299

 

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5С –10-1550

28

 

10

1550

 

344

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5D– 10-1700

 

 

28

 

10

 

1700

 

390

 

 

2

 

 

 

1

 

 

2

 

3

 

4

 

5

 

 

6

 

 

 

ЭЦНМ5E– 10-2000

28

 

10

2000

 

436

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5А–20- 1000

 

 

37

 

20

 

1000

 

246

 

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5В– 20-1200

37

 

20

1200

 

290

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5С– 20-1400

 

 

37

 

20

 

1400

 

334

 

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5D– 20-1600

37

 

20

1600

 

378

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5E– 20-1800

 

 

37

 

20

 

1800

 

422

 

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5F – 20-2000

37

 

20

2000

 

501

 

3

 

 

 

2 ЭЦН5 – 40 - 1400

 

 

39,6

 

40

 

1425-1015

 

273

 

 

2

 

 

 

ЭЦН5 – 40 - 1750

43

 

40

1800

 

349

 

3

 

 

 

ЭЦНМ5А– 50-1000

 

 

45

 

50

 

1000

 

192

 

 

1

 

 

 

ЭЦНМ5В– 50-1100

45

 

50

1100

 

224

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5С– 50-1300

 

 

45

 

50

 

1300

 

264

 

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5D– 50-1550

45

 

50

1550

 

303

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5E– 50-1700

 

 

45

 

50

 

1700

 

344

 

 

2

 

 

 

ЭЦНМ5F – 50-2000

45

 

50

2000

 

384

 

2

 

 

 

2 ЭЦН5 – 80 - 1200

 

 

51,5

 

80

 

1285 - 715

 

274

 

 

2

 

 

 

ЭЦН5 - 80-1550

51,5

 

80

1600

 

364

 

2

 

 

 

ЭЦН5 - 80-1800

 

 

51,5

 

80

 

1780

 

413

 

 

3

 

 

 

3ЭЦН5 - 130-1200

58,5

 

130

1330 - 870

 

283

 

2

 

 

 

ЭЦН5 - 130-1400

 

 

58,5

 

130

 

1460

 

348

 

 

3

 

 

 

2ЭЦН5 - 200-800

50

 

200

960 - 545

 

225

 

2

 

 

 

1ЭЦН5А- 100-1350

 

 

51

 

100

 

1520-1090

 

264

 

 

2

 

 

 

1ЭЦН5А- 160-1100

58,7

 

160

1225 - 710

 

224

 

2

 

 

 

2ЭЦН5А–160-1200

 

 

61

 

160

 

1560-1040

 

274

 

 

2

 

 

 

ЭЦН5А -160-1750

61

 

160

1755

 

346

 

3

 

 

 

1ЭЦН5А250 - 800

 

 

60,3

 

250

 

890 - 490

 

145

 

 

2

 

 

 

1ЭЦН5А-250- 1000

60,2

 

250

1160 - 610

 

185

 

2

 

 

 

1ЭЦН5А-250- 1400

60

 

250

1580 - 930

 

265

 

3

 

 

 

1ЭЦН5А360 - 600

59,7

 

360

660 - 490

 

134

 

2

 

 

 

2ЭЦН5А360 - 700

 

 

60

 

360

 

810 - 550

 

161

 

 

2

 

 

 

2ЭЦН5А360 - 850

60,7

 

360

950 - 680

 

184

 

3

 

 

Справочник инженера по добыче нефти Стр.100

УГНТУ

 

 

 

 

 

НК ЮКОС

2ЭЦН5А-360- 1100

59,5

360

1260 - 920

248

3

 

1ЭЦН5А500 - 800

59,5

500

830

- 700

213

3

 

1ЭЦН6 - 100 - 1500

49

100

1610

- 1090

213

2

 

2ЭЦН6 - 160 - 1450

57,6

160

1715

- 1230

249

2

 

4ЭЦН6-250 - 1050

63

250

1100 - 820

185

2

 

2ЭЦН6-250 - 1400

62,6

250

1590

- 1040

231

2

 

ЭЦН6250 - 1600

62,6

250

1700

- 1080

253

2

 

2ЭЦН6 - 350 - 850

65

350

1035 - 560

127

2

 

3ЭЦН6-350 - 1100

65

350

1120

168

2

 

1

2

3

 

4

5

6

 

2ЭЦН6 - 500 - 750

63

500

930 - 490

145

2

 

1ЭЦН6 - 700 - 800

58

700

850 - 550

152

3

 

1ЭЦН6-500 - 1100

59

500

1350 - 600

217

3

 

ЭЦН6700 - 1100

60

700

1220 – 780

233

4

 

ЭЦН61000 - 900

60

1000

1085 – 510

208

4

 

2ЭЦНИ6-350- 1100

62,1

350

1170 – 710

154

2

 

2ЭЦНИ6-500- 750

61,5

500

860

– 480

157

2

 

ЭЦНК5 - 80 - 1200

49,5

80

1250 – 785

274

2

 

ЭЦНК5 -80 - 1550

51,5

80

1600

364

2

 

ЭЦНК5 -130-1200

58,5

130

1330 – 870

283

2

 

ЭЦНК5 -130- 1400

58,5

130

1460

348

3

 

Рис. 6.1.1 – Общая схема оборудования скважины установкой погружного центробежного насоса

Справочник инженера по добыче нефти Стр.101

УГНТУ

НК ЮКОС

Установка электроцентробежного погружного насоса

Электрические приводы и контроллеры защищают путем выключения электропитания, если не выдерживаются рабочие параметры.

Регулируемые приводы позволяют изменять подачу насоса путем изменения вращения двигателя

Электрические трансформаторы преобразуют напряжение источника питания в напряжение необходимое для двигателей насосов

агарманов Ильдар

Газовые сепараторы отделяют некоторое количество выделяющегося из пластовой жидкости газа и направляет его кольцевое пространство между обсадными трубами и НКТ до поступления газа в насос путем изменения направления движения флюида или с помощью ротационной центрифуги.

Приемный модуль насоса позволяет флюидам поступать в насос и может быть частью газового сепаратора

Погружной двухполюсный трехфазный асинхронный электродвигатель

к

Силовые кабели подводят электроэнергию к погружным двигателям по изолированным жилам

В корпусе насоса установлены ступени, каждая из которых состоит из вращающегося рабочего колеса и неподвижного направляющего аппарата. Число ступеней определяет его подачу, давление и потребляемую мощность

Протектор двигателя соединяет насос с двигателем, изолирует двигатель от скважинных флюидов, служит в качестве дополнительной емкости для масла и уравновешивает давление в стволе скважины и двигателе, а также позволяет маслу сжиматься и расширяться.

Скважинные КИП представляют собой датчики температуры и давления, которые генерируют сигналы, передаваемые по силовому кабелю на установленное на поверхности считывающее устройство

Справочник инженера по добыче нефти Стр.102

УГНТУ

НК ЮКОС

6.2.Характеристика винтовых насосов (ЭВН)

Внастоящие время на нефтяных промыслах используют винтовые насосные установки с погружным

электродвигателем, а также с поверхностным приводом как отечественного (ОКБ БН), так и импортного производства (фирма РОДЕМИП, Франция; фирмы COROD MANUFACTURING и AMOCO CANADA PETROLEUM LTD, GRIFFIN PUMPS, ROTALIFT, Канада; фирма SCHELLER-BLECKMAN, Австрия).

Схема винтового насоса приведена на рисунке 6.2.1.

Технические характеристики ЭВН (ОКБ БН, Россия) приведены в табл. 6.2.

Рабочие характеристики УВН (одновинтового насоса) определяются по следующим формулам.

1.Теоретическая

производительность насоса, м3

Qт = 4 e D T n ,

60

(6.2.1)

где e – величина эксцентриситета между центром сечения винта и статора, м; D –диаметр сечения

винта, м; T – шаг двухзаходного

винта, м; n –частота вращения винта, мин-1.

2.Фактическая производительность насоса

Qф = Qт ηо ,

(6.2.2)

1

2

3

5

6

7

8

9

10

Рис.6.2.1. Компоновка винтовой насосной установки 1- электродвигатель; 2- модульная вставка; 3- вращатель; 4- превентор-тройник;

5- колонная головка;

6- насоснокомпрессорные трубы;

7- штанговая вращательная колонна;

8- ротор винтового насоса;

9- статор винтового нсоса;

10клапанный узел.

Справочник инженера по добыче нефти Стр.103

η =ηo ηг ηм ,

УГНТУ

где ηo – объемный КПД насоса.

3. Мощность, подводимая к валу насоса

 

N =

Q H ρж g

 

, кВт,

102 η

где Q – производительность насоса, м3/сут; H – жидкости, м; ρж –плотность жидкости, кг/м3; g свободного падения, м/с2; η - общий КПД насоса.

4. Общий КПД насоса

НК ЮКОС

(6.2.3)

напор столба

ускорение

(6.2.4)

гдеη –объемный КПД насоса, ηо = Qф Qт ; ηг – гидравлический КПД насоса, ηг = Нф Нт ; ηм –механический КПД (учет потерь энергии на преодоление трения в подшипниках, винта в обойме, вала в

сальниках, вала и шарнира о жидкость), ηм = (N N мп )/ N , N мп – мощность, расходуемая на механические потери.

Таблица 6.2.1

Основные параметры установок УЭВН 5 (ОКБ БН, Россия)

Параметр

Номинальная подача, м3/сут

Номинальное давление, МПа

*Мощность электродвигателя, кВт

Масса погружного агрегата, кг

Типоразмер установки

5-16-1200

 

 

5–25-1000

 

 

5-63 –1200

 

УЭВН

 

УЭВН

 

 

УЭВН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

25

 

63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

10

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,5

 

5,5

 

22

 

 

(22)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

341

 

 

342

 

 

 

 

 

 

546

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭВН 5 -100- 1000

УЭВН 5 –100 -1200

УЭВН 5-200 –900

 

 

 

 

 

 

100

 

100

 

200

 

 

 

 

 

 

 

10

 

12

 

9

 

 

 

 

 

 

 

22

 

32

 

32

 

(32)

 

 

 

 

 

 

 

 

556

 

697

 

713

 

 

 

 

 

 

 

* Электродвигатель типа ПЭД с гидрозащитой 1Г51.

Справочник инженера по добыче нефти Стр.104

УГНТУ

НК ЮКОС

6.3. Характеристика диафрагменных насосов (ЭДН)

Установки электродиафрагменных насосов относятся к классу бесштанговых насосов, что определяет их эксплуатационные качества. Отличительной конструктивной особенностью диафрагменного насоса является изоляция его исполнительных органов от перекачиваемой среды эластичной диафрагмой и работа этих органов в герметичной полости, заполненной чистой жидкостью.

По принципу действия диафрагменный насос сравним с поршневым насосом – рабочий процесс осуществляется путем всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости.

Погружные диафрагменные насосы различных типов классифицируют по ряду признаков. По способу приведения диафрагмы в возвратно-поступательное движение на:

1.с механическим приводом;

2.с гидравлическим приводом. По конструкции диафрагмы:

1.с плоской дафрагмой;

2.с цилиндрической диафрагмой;

3.с диафрагмой в виде сильфона.

По виду энергии, подводимой к насосу с поверхности:

1.с электроприводом;

2.с гидроприводом.

Конструктивные достоинства УЭДН, выгодно отличающие их от применяемых повсеместно штанговых насосов:

-отсутствие крупногабаритного и металлоемкого наземного оборудования;

-небольшая установочная мощность электродвигателя;

-простата монтажа и эксплуатации;

-удовлетворительная эксплуатация скважин, дающих вязкие эмульсии, жидкости, содержащие механические примеси и свободный газ;

-возможность применения в скважинах с низкими дебитами;

-возможность эксплуатации месторождений с небольшими устьевыми площадками (море, болота и др.).

ВОКБ БН были разработаны типоразмеры УЭДН, характеристики которых приведены в табл. 6.3.1

Справочник инженера по добыче нефти Стр.105

 

УГНТУ

 

 

 

 

 

 

 

НК ЮКОС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.3.1

 

 

Технические характеристики УЭДН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Типоразмер

 

 

 

 

Показатели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подача,

 

Давление,

 

Мощность,

 

 

КПД,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м3/сут

 

МПа

 

кВт

 

 

%

 

 

УЭДН5 – 4 -1700

 

4,0

 

17

2,20

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 - 4 - 2000

 

4,0

 

20

2,55

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 – 6,3-1300

 

6,3

 

13

2,45

 

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 –6,3- 1500

 

6,3

 

15

3,15

 

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 – 8 - 1100

 

8,0

 

11

2,65

 

38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 – 8 - 1300

 

8,0

 

13

3,25

 

39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 – 10-1000

 

10,0

 

10

2,85

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 – 10 -1200

 

10,0

 

12

3,35

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 –12,5-800

 

12,5

 

8,0

2,85

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5– 16 - 650

 

16,0

 

6,5

2,85

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЭДН5 – 20 -600

 

20,0

 

6,0

3,50

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание. Диаметр и длина электронасоса для всех установок составляют соответственно 117 и 2700мм, масса – 115кг.

Расчеты, проводимые при подборе УЭДН к скважинам, включают определение следующих параметров.

1.Подача насоса по жидкости определяется по формуле

Q =1,36 104 α e f (1s) (p u)1 d 2 , (6.3.1)

где Q –подача,м3/сут; α -коэффициент подачи;

е– эксцентриситет привода, мм; f –частота тока, Гц;

s– коэффициент скольжения привода;

р – число пар полюсов электродвигателя;

u – передаточное число конической передачи; d – диаметр плунжера, мм.

При известных значениях некоторых параметров: е=8мм; u =

1,8; р = 2. Подача насоса может быть определена в виде:

 

Q = 3,02 104 α f (1s) d 2

(6.3.2)

,

2.Полезная мощность насоса определяется из соотношения:

N = P Q ,

(6.3.3)

Справочник инженера по добыче нефти Стр.106

УГНТУ

НК ЮКОС

где N

– мощность насоса, кВт; P – давление, Па; Q

производительность, м3/с.

3. Мощность электродвигателя Nэ определяется из формулы

Nэ =

P Q

,

(6.3.4)

η

 

 

 

где η - коэффициент полезного действия насоса.

Подбор УЭДН к скважинам производится по их условной характеристике, определяющей зависимость между суточным дебитом и давлением, расходуемым на подъем жидкости из скважины с определенным противодавлением.

Выбор оптимального режима работы УЭДН и его согласование с работой пласта производится исходя из условия равенства производительности насоса и дебита скважины по жидкости.

4. Глубина подвески насоса Lн определяется с учетом положения динамического уровня ( LД ) при отборе заданного объема

жидкости из пласта и величины погружения hп , создающей необходимое давление на приеме насоса, т.е.

Lн = LД + hп +

Pу

+ hтр

Нr ,

(6.3.4)

ρ g

где Ру – устьевое давление, Па;

hтр

 

 

– потери на трение, м; Нr

высота подъема жидкости за счет работы газа

(газлифтный эффект),

м.

 

 

 

 

Справочник инженера по добыче нефти Стр.107