Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Казанский федеральный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Вакула Я.В. Основы нефтегазового дела

.pdf

Скачиваний:

295

Добавлен:

10.02.2015

Размер:

1.17 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 98 9 > Следующая >>>

В номограмме 11.4 нанесены значения n

и L

для определения η2.

НИ

Задача 11.1: Определить общий коэффициент подачи насосной

установки, работающей в следующих условиях: глубина спуска насоса L = 1500

м ; глубина скважины Н = 1600 м; диаметр насоса D = 32 мм; диаметр штанг dш

= 19 мм; внутренний диаметр насосных труб d0 = 50,3 мм; забойное давление Рз

= 3 МПа; плотность нефти ρн = 850 кг/м3; процентное содержание воды nв =

25%; длина хода балансира Sб = 1,8 м; число ходов в минуту n = 10.

АГ

Решение:

ка

Выполняем сначала предварительные вычисления:

- плотность жидкости

ρж= ρ н·(1- nв) + ρв·nв = 850·0,75 + 1000·0,25 = 887 кг/м3,

- расстояние до динамического уровня

hд = H -

= 1600

3×

106

= 1255 м,

ρж

× g

887

×9,81

- вес столба жидкости по формуле (11.4)

Рж = hд × ρж

× g × π × D2

= 1255×

887 ×9,81× 3,14

× 0.032б

= 8,8×103

Н.

ая

Для насосных штанг диаметром 19 мм 1/fш = 0,352 мм (см. приложение

1). На рис. 11.3 она обозначена на оси абсцисс точкой а . Из этой точки

проводим вертикаль до пересечения с линией диаметра насосных труб (точка

b), затем горизонталь влево до пересечения с линией Рж = 8,8 кН (точка c). Из

этой точки проводим вертикаль вниз до пересечения с линией Sб = 1,8 м (точка

d) и горизонталь влево до пересечения с линией L = 1500 м (точка е). Вертикаль

из этой точки в из определит точку k, которая соответствует η1 = 0,87.

		По номограмме а рис. 11.4, зная значения L и n, находим η2 = 0,05.
		Общий к эффициент подачи
			тр
	η = 0,82 + 0,05 =о0,87.
			к
		Упругие удлинения насосных труб и штанг
	л	е	λуд = Sб ·(1 – η1) = 1,8·(1 – 0,82) = 0,324 м.
			λуд = Sб ·(1 – η1) = 1,8·(1 – 0,82) = 0,324 м.
Э		Увеличение длины хода плунжера за счет инерционных сил
		Увеличение длины хода плунжера за счет инерционных сил
			71
			71

λи = Sб·η2 = 1,8 · 0,05 = 0,09 м.

НИ

Мощность двигателя для станка – качалки определяют по нескольким

N = 103 ×ηн

где

АГ

формулам.

Приближенно мощность в кВт можно определить по формуле

Pж ×ϑ

ка

(11.5)

ϑ - средняя линейная скорости движения плунжера.

ϑ =

Sб × n

(11.6)

ηn- механический к.п.д. установки

можно взять

равный

(приближенно

коэффициенту подачи).

12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ПОГРУЖНЫМИ

ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ЭЛЕКТРОНАСОСАМИ (ЭЦН)

На

промыслах нашли

широкое

применение

бесштанговые

насосы.

Наиболее

распространены

с погружными

центробежными

установки

электронасосами (УПЭЦН),

при большей

подаче развивать

позволяющбе

высокий напор достаточный для подъема нефти с больших глубин. Отличительная черта таких установок – перенос двигателя непосредственно к месту работы насоса и отсутствие штанг.

Оборудование для эксплуатации скважин с помощью УПЦН (рис. 12.1)

включает	погружной		электродвигатель (ПЭД) 2,			центробежный насос 5,
станцию	управления 11		с	втотрансформатором.		К	нижней	части ПЭД
		н		Вал	электродвигателя		соединен	шлицевыми
присоединен компенсатор 1.
	н
муфтами через протектор 3 саявалом насоса. Жидкость всасывается через боковой
прием 4	и откачивается насосом				по колонне НКТ 6 на поверхность. Для

питания двигателя электроэнергией предназначен бронированный трехжильный

кабель 7, кот рый крепится во время спуска насоса к трубам поясками 8. При
тр
подъеме нас са кабель наматывается на барабан 10. Устье герметизируется
арматурой 9 фонтанногоо	типа.

Погружной центробежный электронасос (ПЭЦН) - многоступенчатый, секционный. Каждая ступень состоит из направляющего аппарата и рабочего

колеса, насаженного на общий вал.			Рабочие колеса закреплены на валу общей
		е
шпон ой, а направляющие аппараты - в корпусе насоса, представляющем трубу
	л
диаметромк от 92 до 114 мм. Число ступеней может достигать 400. Давление,
развиваемое насосом, определяется			числом ступеней и частотой вращения
Э

рабочих колес, диаметром насоса и некоторыми другими факторами.

В настоящее время изготавливают насосы с подачей от 40 (ЭЦН 5-40-950) до 3000 м3/сут. Шифр этого насоса означает: цифра 5 – группа (диаметр обсадных труб в дюймах, для которых предназначен насос); 40 – номинальная

подача в м3/сут; 950 – напор, развиваемый насосом, м.

Рис.

12.1.

Схема компоновки

агрегатов УПЭЦН

АГ

НИ

1 - компенсатор,

2 - электродвигатель,

3 - протектор,

4 - боковой прием,

5 - насос погружной,

6 - колонна НКТ,

ка

7 - электрокаб ль,

8 - пояски крепления,

9 - устьевая арма ура,

10 - барабан длят

кабеля,

11 - станция управления.

12.1. Расчёт и подбор оборудования для ЭЦН

а) Выбор диаметра насосных труб.

Диаметр насосных

их пропускной

способностью и

труб определяется

возможностью размещения в скважине (с учетом соединительных муфт) вместе

с кабелем и агрегатом. Пропускная способность труб связана с их к.п.д.,

который следует брать не ниже 0,94.

В условиях отбора сильно обводненной жидкости с вязкостью близкой к

вязкости воды, диаметр

аяасосных труб можно определить по кривым потерь

напора на участке 100 м (рис 12.1.1).

провести

Для определе ия диаметра труб d необходимо от точки дебита

вертикаль вверх до пересечения кривых

потерь

напора в

трубах

разного

диаметра. Затем, исх дя из принятого к.п.д. (напр. 0.94), найти в пересечении

указанной ве тикали с линией к.п.д. необходимый диаметр труб d.

При пе есечении кривых для труб нескольких диаметров надо брать

диаме р, ко орый дает более высокий к.п.д. с учетом возможности размещения

труб данного диаметра в скважине.

тр

НИ

Рис. 12.1.1. Кривые потерь напора в

насосных трубах.

Например,

при

ка

АГ

к.п.д. насосных труб 0,94 пропускная способность (рис

12.1.1) трубы диаметром d = 48мм примерно равна 150 м3/сут.

б) Определение необходимого напора ЭЦН.

Необходимый напор определяется из уравнения условной характеристики

скважины.

Нс = hст + р +hтр + hг + hс, где

(12.1.1)

hcт

- статический уровень,

- депрессия на пласт,

hтр

- потери напора за счет трения и местных сопротивлений при движении

жидкости в трубах от насоса до сепаратора,

hг

- разность отметок устья скважины и сепаратора,

hс

- избыточный напор в сепараторе.

Задача 12.1.1: Определить напор насоса при следующих условиях: дебит

жидкости Q =

120

ая

= 500м, коэффициент

м3/сут,

статический уровень hст

продуктивности К = 80 м /сут МПа; кинематическая вязкость жидкости ν = 2· 10 -6 м2/с; расстояние от устья скважины до сепаратора l = 30м; превышение

уровня жидкости в сеп р торе над устьем скважины hг = 2,5м; избыточный
					н
напор в сепараторе hс = 0,1 МПа.
	Решение:			н
	Решение:
	Депрессию			а пласт P определяем из выражения Q = К ·				P, откуда
	ΔР = Q/К.
			тр
P = 120/80 = 1,5оМПа или 150 м (депрессия при показателе притока, равном
единице).
		к
	Потери напора за счет трения и местных сопротивлений при движении
жид ости в трубах от насоса до сепаратора, определяем по формуле 12.1.2.
л	е				h = 1,08×10−7	×λ	(L + l) ×Q2	(12.1.2)
	е				h = 1,08×10−7	×λ
					тр		d 5
							d 5
						74

h - глубина погружения насоса под динамический уровень, которая зависитНИ

Глубина спуска насоса L = hд + h, где

hд - расстояние от устья до динамического уровня

hд = hст + Р = 500 + 150 = 650 м

от количества свободного газа на этой глубине. Принимаем ориентировочно h = 50м.

Тогда L = 600 + 50 = 700 м.	ка	АГ

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

Re =

ϑср × d0

14,7 ×10−6

×Q

d0 ×ν

d0 - внутренний диаметр 48-мм труб = 0,0403 м (см. приложение 1).

Re =

14,7 ×10−6 ×120

= 21900

0,0403× 2 ×10

−6

Относительная гладкость труб

ks = d/2· ,

- шероховатость стенок труб, мм: ориентировочно принимаем 0,1 мм.

ая

Тогда ks = 40,3/2·0,1 = 202

тр

кРис. 12.1.2. График для определения коэффициента гидравлического

сопротивления в зависимости от числа Рейнольдса и относительной гладкости труб.

Для насоса в коррозионностойком исполнении перед номером группы добав яют букву К.

По полученным данным Re и ks из графика

12.1.2 коэффициент

сопротивления = 0,03.

НИ

Тогда потери напора

АГ

hтр = 1,08×10−7 ×0,03

(700 + 30) ×1202

= 318 ×103 Па или = 31,8 м вод.ст.

0,04035

Необходимый напор насоса по формуле 12.1.1.

Нс = 500 + 150 + 31,8 + 2,5 +10 = 694,3 м ст. жид ости.

В) Подбор насоса.

ка

Насос для скважин подбирается в соответствиит

с характеристикой

скважины, ее дебитом, необходимым напором

д аметром эксплуатационной

колонны на основании характеристики ЭЦН.

зависимости

от поперечного

размера

насосного агрегата

электроустановки подразделяют на группы.

Группа

Дк

Дн

Д0

140

112б

121,7

5А

146

124

130

168

137

144,3

140,5

148,3

Дк

- условный диаметр эксплуатационной колонны,

Дн – диаметр насоса, мм

Д0 – внутренний диаметр колонны, мм (не менее).

ая

Марка электроце тробежного насоса содержит следующую информацию:

Например, ЭЦН М5 – 125 – 1200.

Э – привод от электродвигателя,

Ц – центробежный,

тр

оН – насос,

М – модульный,

5 – группа насоса ( для колонн 140 мм),

125 – производительность, м3/сут,

1200 – напор в м.ст.жидкости.

																		НИ
		Для условий задачи 12.1.1. (Эксплуатационная колонна 168 мм, дебит 120
	м3/сут, напор 694,3 м ст. жидкости) наиболее подходит насос 1ЭЦН6 100 900 с
	числом ступеней z =125, выбранный по табл. 12.1.1.															АГ
							Техническая характеристика ЭЦН								Таблица 12.1.1
							Техническая характеристика ЭЦН

											Внутренний
	Тип насоса					Подача,		Напор,			диаметр			Тип	электро-		Число
						м3/сут		м ст. жидкости			обсадных				ка		ступеней
						м3/сут		м ст. жидкости			обсадных			двигателя			ступеней
											труб, мм
	ЭЦН5-40-950					25-70		1030-650			121,7			ПЭД10-103			191
	2ЭЦН5-40-950					25-70		1030-650			121,7			ПЭД10-103			226
	1ЭЦН5-40-1400					25-70		1510-1100			121,7		т	ПЭД20-103			299
	ЭЦН5-80-850					60-115		910-640			121,7		т	ПЭД20-103			195
	ЭЦН5-80-850					60-115		910-640			121,7			ПЭД20-103			195
	ЭЦН5-80-1200					60-115		1280-695			121,7	о		ПЭД28-103			273
	1ЭЦН-130-600					100-155		765-500			121,7	о		ПЭДе	20-103		164
	1ЭЦН5-130-1200					100-155		1320-860			121,7			ПЭД40-103			284
	2ЭЦН5-130-1200					100-155		1320-860			121,7			ПЭД40-103			282
	ЭЦН5-200-650					150-270		810-390			121,7			ПЭД40-103			186
	ЭЦН5-200-800					145-250		970-445			121,7			ПЭД40-103			227
	ЭЦН5А-160-1100					125-205		1225-7710			130,0			ПЭД40-103			226
	ЭЦН5А-250-800					190-310		875-640			130,0и			ПЭД40-103			160
	ЭЦН5А-250-1000					190-350		1135-625			130,0			ПЭДС65-117			187
	ЭЦН5А-360-600					290-430		670-440	и	б	130,0л			ПЭД40-103			150
	ЭЦН5А-360-700					290-430		910-660			130,0			ПЭДС55-103			175
	1ЭЦН6-100-900					75-145		940-560			144,3			ПЭД17-119			125
	ЭЦН6-100-1500					80-165		1580-780			144,3			ПЭД35-123			212
	1ЭЦН6-160-750					130-185		930-750			144,3			ПЭД35-123			126
	1ЭЦН6-160-11-					130-185		1320-1170			144,3			ПЭД35-132			177
	1ЭЦН6-160-145а					130-185		1740-1380б			144,3			ПЭД55-123			247
	1ЭЦН6-250-800					200-330		850-550			144,3			ПЭД35-123			125
	3ЭЦН6-250-1050					200-330		1230-820			144,3			ПЭД55-123			183
	1ЭЦН6-250-1400					200-330		1490-950			144,3			ПЭД75-123У			229
	1ЭЦН6-350-650					280-440		685-400			144,3			ПЭД46-123			90
						н		ая925-510
	1ЭЦН6-350-850					280-440		ая925-510			144,3			ПЭД55-123			125
	1ЭЦН6-500-450				о	350-680		530-260			144,3			ПЭД46-123			84
	1ЭЦН6-500-750				о	350-680н		905-455			144,3			ПЭД100-123У			143
	1ЭЦН6-500-750					350-680н		905-455			144,3			ПЭД100-123У			143
		е	к	тр
	л		к
Э

									77
									77

АГ

НИ

ка

12.1.3. Рабочая характеристика насоса ЭЦН6-100-900

Характеристику

насоса можно

характеристике

приблизить к условной

скважины путем уменьшения подачи и за счет уменьшения ступеней насоса.

Число ступеней, которое нужно снять с насоса для получения

необходимого напора, равно

× Z ),

где

(12.1.3)

DZ = ç1

Нh ø

Нс

– необходимый напор насоса, определенныйл

по формуле 12.1.1,

Нн

– напор согласно рабочей характеристики при заданных Q и η в пределах

устойчивой зоны его работы.

выбранного насоса (ЭЦН6-100-900) по рис 12.1.3

для получения

ая

заданного дебита Q=120 м3/сут при η=0,5 и в пределах устойчивой зоны его

работы насос будет создавать напор Нн = 740 м струи жидкости, тогда

DZ = (1-

694,3

) ×125 = 7

740

Следователь о,

асос 1ЭЦН6 – 100 – 900 должен иметь

125 – 7 = 118

ступеней.

тр

г) Выбор кабеля.

Элек роэнергия

с поверхности

погруженному

электродвигателю

трехжильному

кабелю

резиновой или

подается по бронированному

полиэтиленовой изоляцией круглого и плоского сечения:

КРБК (КПБК) – кабель

резиновый

(полиэтиленовый)

бронированный

круглый,

КРБП (КПБП) – кабель

резиновый

(полиэтиленовый)

бронированный

п оский.

Сечение токоподводящих жил кабеля выбирают в зависимости от мощности погруженного двигателя и глубины его спуска (следующих размеров 10, 16, 25, 35 мм2). Наружный диаметр круглого кабеля 27-35 мм, высота

Общая длина кабеля равна сумме глубины спуска насоса L=700 м и расстояния от скважины до станции управления 10 м.

плоского кабеля 12,2-14,9 мм.

В предлагаемых условиях эксплуатации можно использовать.:

до агрегата -

трехжильный круглый кабель КРБК3

с площадью

сечения 25 мм2 и диаметром 32,1 мм;

НИ

- на длине агрегата – трехжильный плоский кабель КРГП3

с площадью

сечения 16 мм2 и толщиной 13,1 мм.

От сечения и длины кабеля зависят потери электроэнергии в немАГи к.п.д.

установки.

Потери электроэнергии в кабеле КРБК3 - 25 длиной 100 м определяют по

формуле

DРк = 3×10−3 × I 2 × R , где

ка

(12.1.4)

- сила тока в статоре электродвигателя, для расче а принимаеме

равной 70

А;

- сопротивление в кабеле, Ом.

Сопротивление в кабеле длиной 100 м можно определить по формуле

(12.1.5)

, где

R = 100 × ρt ×

ρt

- удельное сопротивление кабеля прибтемпературе Т , Ом·мм2 /м;

- площадь сечения жилы ка еля, q = 25 мм2.

Удельное сопротивление кабеля при Т = 313 К

ρt = ρ ×[1+α ×(Т - Т293 )],

где

ρ = 0,0175 Ом мм2 /м – удельное сопротивление меди при Т = 293 К,

α = 0,004 – температур ый аякоэффициент для меди.

Тогда

ρt

= 0,019 Ом·мм /м

= 0,0175·[1 + 0,004 (313 – 293]

Следовательно, по формуле (12.1.5)

R = 100·0,019· 25 = 0,76 Ом.

Потери энергии в кабеле длиной 100м по формуле (12.1.4)

тр

ΔРк=

3·702 ·0,76·10 – 3 = 1,2 кВт.

	Длину примем 800 м с запасом на увеличение погружения насоса.																						НИ

	Тогда потери мощности в кабеле на длине 800м составят
							Pк(ход)= 1,12·				800	= 8,5 кВт.
							Pк(ход)= 1,12·				100	= 8,5 кВт.										АГ
											100
формуле											Q × ρ		× Н
		д) Выбор двигателя – ПЭД (погружной электродвигатель).
		Мощность двигателя,							необходимую для работы насоса,												определяют по
								N p	=			ж		н						ка	(12.1.6)
												ж		н							(12.1.6)
										86400		×102 ×ηи
										86400		×102 ×ηи
Nр =	120 ×1000 × 740						= 20, кВт												е
Nр =		8640 ×102 × 0,5					= 20, кВт											т
		8640 ×102 × 0,5
																	о
ηн = 0, – к.п.д. насоса (по его рабочей характеристике).
																и
		При потере мощности в кабеле 8,5 кВт потребная мощность двигателя
Nп = 20, + 8,95 = 29,05 кВт.														б	л
Nп = 20, + 8,95 = 29,05 кВт.
		Принимаем по табл. 12.1.2:											и
		Принимаем по табл. 12.1.2:											и
		- электродвигатель ПЭД – 35 – 123 , мощностью 35 кВт, диаметром 123
мм и длиной 5549 мм;											б		дл ной 1152 мм.
		- протектор диаметром 110 мм											дл ной 1152 мм.								Таблица 12.1.2
					Техническая характеристика электродвигателей																Таблица 12.1.2
					Техническая характеристика электродвигателей

Показатели								ая
Показатели								Электродвигатель
								ПЭД10-103						ПЭД17-119				ПЭД35-123				ПЭД46-123
Мощность, кВт								10						17				35				46
Напряжение, В							н	350						400				465				600
Сила тока, А						о	н	33						43				70				70
Сила тока, А						о		33						43				70				70
Наружный					диаметрн			103						119				123				123
электродвигателя, мм								103						119				123				123
			тр					4276						4911				5549				6833
Длина, мм								4276						4911				5549				6833
Наружный					диаметр
протекто а, мм								92						110				110				110
		к						1560						1152				1152				1152
Длина про ек ора, мм								1560						1152				1152				1152
Общая длина ПЭД и
проте тора, мм								5836						6063				6701				7985
Т мп ратура					рабочей													343				363
л								343						348
ср ды, К								343						348
Частотае				вращения				3000						3000				3000				9000
вала, об/мин								3000						3000				3000				9000
													80

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 98 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
11.11.2019279.55 Кб5бюдж учет.doc
#
27.04.2019334.34 Кб5В 5, В10, В11.doc
#
19.11.2019110.9 Кб3В хозяйственной практике могут быть предложены...docx
#
05.12.201888.58 Кб5В чем различие (по Аушре Аугустинавичуте).doc
#
07.05.2019280.06 Кб1В.Е. Холшевников.doc
#
10.02.20151.17 Mб295Вакула Я.В. Основы нефтегазового дела.pdf
#
10.02.2015775.68 Кб29Вафина А.экзамен Калина.doc
#
30.10.2018144.38 Кб3Вафина_Эльвира.doc
#
10.08.20192.75 Mб4Введение в педагогику.rtf
#
03.05.2019189.93 Кб3введение в профессию.docx
#
17.09.20191.98 Mб46ВВЕДЕНИЕ В ЯЗЫКОЗНАНИЕ (КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ 2012).doc