книги из ГПНТБ / Юрчук, А. М. Расчеты в добыче нефти учеб. пособие

где

А, = 0,449 + 0,263 = 0,017 = 0,729 м или 729 мм.

Значения поперечного сечения плунжеров насосов /с и /„ взяты из таблицы (см. приложение 10).

30. Расчет н подбор оборудования для погружного центробежного электронасоса

Задача 50

Подобрать, пользуясь расчетным методом, оборудование для эксплуатации скважины центробежным погружным электронасосом и определить удельный расход электроэнергии при работе этого

стая, относительная плотность нефти р = 0,85; кинематическая вяз­

избыточное давление в сепараторе рс = 1,0 кгс/см2.

1. Выбор диаметра насосных труб. Диаметр насосных труб опре­ деляется их пропускной способностью и возможностью размещения труб в скважине (с учетом соединительных муфт) вместе с кабелем и агрегатом.

Пропускная способность труб связана с коэффициентом полез­ ного действия их (г|тр). К. п. д. труб колеблется в пределах тітр = = 0,92-^-0,99 и зависит в основном от диаметра и длины их. К. п. д. труб, как правило, не следует брать ниже 0,94.

Так как очень часто центробежные электронасосы применяют для форсированного отбора жидкости из сильно обводненных скважин вязкостью, близкой к вязкости воды (ѵ = 0,01 см2/с при t = 20° С), то в целях облегчения расчета для этих условий построены кривые потерь напора на длине 100 м (рис. 63).

Для определения диаметра труб нужно из точки дебита провести

210

0,94 необходимый диаметр труб. При пересечении кривых для труб нескольких диаметров предпочтение надо отдать тому диаметру; который дает более высокий к. и. д., учитывая при этом также проч­ ность труб и возможность размещения их в скважине.

Из рис. 63 видно, что при к. п. д. насосных труб г|тр = 0,94 (пунктирная линия) пропускная способность 48-мм труб примерно

насоса. Необходимый напор определяется из уравнения условной характеристики скважины:

= 150 и — депрессия (при показателе степени уравиения притока,

стояние от устья до динамического уровня (высота подъема жид­ кости); /гтр — напор, теряемый на трение и местные сопротивления

метр насосных труб в мм); /гс — потери напора в сепараторе. Коэффициент гидравлического сопротивления % при движении

в трубах однофазной жидкости определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной гладкости труб ks:

Re = ÜS2l = 0,147 4-,

где d — 0,0403 м — внутренний диаметр 48-мм труб; ѵ = 0,02 см2/с вязкость жидкости; Q = 120 м3/сут — дебит скважины;

Режим движения жидкости турбулентный, а потому

где d в мм; А — шероховатость стенок труб в мм (принимаем А = = 0,1 мм).

>5

so §;

е

75 о

!00 5

125 ё

100 •§

2000 е

іш З

1000g

Рис. 64. Зависимость коэффициента трения от числа Рейнольдса и относитель­ ной гладкости труб

По полученным значениям Re и ks находим из графика (рис. 64) коэффициент трения: % = 0,03.

Для определения /гтр необходимо найти общую глубину спуска насоса L:

L = h/kJr h = 650 -j- 50 = 700 м3,

где /гд = 50 м — глубина погружения насоса под динамический уровень, которая зависит от газового фактора и определяется при­ ближенным расчетом.

. Находим потери напора на трение и местные сопротивления:

212

Необходимый напор насоса в заданных условиях будет Я с= 500 +150 + 42 -I- 2,5 +12 = 706 м.

3. Подбор насоса. Существующий нормальный ряд погружных центробежных электронасосов предусматривает в зависимости от диаметра эксплуатационной колонны и производительности скважин 15 разных типов насосов, а с учетом возможных напоров — 105 типоразмеров.

Насос для скважины подбирается в соответствии с характери­ стикой скважины, ее дебитом, необходимым напором и диаметром эксплуатационной колонны на основании характеристики погруж­ ных центробежных насосов, приведенной в приложении 17 [21].

Для получения дебита Q = 120 м3/сут и напора Нс = 706 м ст. жидк. наиболее подходит центробежный насос 1ЭЦН-6-100-900 с числом ступеней z = 125.

Рис. 65. Рабочая характеристика насоса 1ЭЦН-6-100-900

Согласно кривым рабочей характеристики, этот насос (рис. 65} при к. п. д. т]„ = 0,5 и в пределах устойчивой зоны его {заботы может давать производительность Q — 110—140 м8/сут и напор соответственно //,, = 800—600 м. При получении заданного дебита Q = 120 м3/сут насос будет создавать напор Нн = 740 м.

Характеристику насоса можно приблизить к условной харак­ теристике скважины двумя способами: 1) уменьшением подачи насоса при помощи штуцера или задвижки, установленных на выкидной линии; 2) уменьшением числа ступеней насоса.

При первом способе дебит и напор изменяются по кривой рабо­ чей характеристики насоса Q = / (Я„), при этом уменьшается к. п. д. Поэтому выгоднее применять второй способ, при котором к. п. д.. пасоса практически не изменяется.

Число ступеней, которое надо снять с насоса для получения необходимого напора, будет равно [2]

213:

блице приложения 21. Из этой таблицы выбираем трехжильный круглый кабель КРБКЗ X 25 сечением 25 мм2 и диаметром 32,1 мм. На длине насоса и протектора (около 7 м) берем трехжпльный плоский кабель КРБПЗ X 16 сечением 16 мм2 и толщиной 13,1 мм.

ДРК= 372І?10-3,

где / = 70А — рабочий ток в статоре электродвигателя ПЭД-35-123; R — сопротивление в кабеле в Ом.

Сопротивление в кабеле длиной 100 м может быть определено

имеем

Дрк = 3 - 702 - 0,076 • ІО-3= 1,117 кВт.

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

Примем с запасом на увеличение погружения насоса длину кабеля 800 м. В этом кабеле сечением 25 мм2 потери мощности со­ ставят

1 ,1 1 7 -^ = 8,94 кВт.

214

Плоский кабель длиной 6,5 м для уменьшения габаритногодиаметра агрегата берем на один размер меньше круглого, т. е. сечением 16 мм2.

5.Выбор двигателя. Мощность двигателя, необходимую для ра­

N n= 16,5 + 8,94 = 25,44 кВт.

Техническая характеристика широко применяемых электродви­ гателей и протекторов для погружных центробежных насосов при­ ведена в табл. 44.

Принимаем электродвигатель ПЭД-35-123 мощностью 35 кВт, диаметром 123 мм и длиной 5549 мм, цротекторы диаметром 110 мм и длиной 1152 мм.

215

6. Определение габаритного диаметра агрегата. Наружный диа­ метр двигателя, насоса и подъемных труб выбирают с учетом разме­ щения их вместе с кабелем в эксплуатационной колонне данного

.диаметра. При этом имеют в виду, что погружной агрегат и первые от агрегата трубы составляют жесткую систему и расположение их в екважине должно рассматриваться совместно.

Зная глубину спуска, искривленность скважины и состояние эксплуатационной колонны, выбирают допустимую величину за­ зора между агрегатом и колонной. От величины зазора зависят

216

Если размер Амакс окажется больше размера DMaкс, что можетиметь место при большом диаметре насосных труб, то выше агрегата следует установить 100—150 м насосных труб меньшего диаметра,

повышения напряжения и компенсации падения напряжения в ка­ беле от станции управления до электродвигателя.

Для выбора автотрансформатора и определения величины на­ пряжения во вторичной его обмотке необходимо найти величину падения напряжения АU в кабеле по формуле

Д*7 = / 3 > 0 cos cp + х 0sin ф) J J L В,

где г0 — активное удельное сопротивление кабеля в Ом/км; х0 — индуктивное удельное сопротивление кабеля в Ом/км (для кабелей

до станции управления принята равной 10 м).

Активное удельное сопротивление кабеля определяется по фор­

Величина cos ф для электродвигателя ПЭД-35-123 равна 0,82’ (см. табл. 44), угол ф = 35°, а sin ф = 0,574.

Находим потери напряжения в кабеле:

АU = / З (0,76 • 0,82 + 0,1 • 0,574) 70 • 0,71 = 58 В.

Напряжение на JBTopii4Hofi обмотке трансформатора будет равно* сумме напряжения электродвигателя 465В (см. табл. 44) и величины потерь напряжения в кабеле.

По величине напряжения на вторичной обмотке выбираем авто­ трансформатор и определяем положение клемм (перемычек) с уче­ том напряжения в сети, подводимого к первичной обмотке.

В том случае, когда напряжение сети отличается от номиналь­

Где £/сети — действительное напряжение сети по вольтметру в В; UH— номинальное напряжение в сети в В; U2 — напряжение во вто­ ричной обмотке автотрансформатора для данной отпайки в В.

Для электродвигателя ПЭД-35-123 с напряжением 465 В требу­ ется напряжение на вторичной обмотке автотрансформатора с уче­ том потери в кабеле (465 + 58) = 523 В. Этому требованию удо­ влетворяют автотрансформаторы АТС-30/0,5 с пределами регулиро­ вания напряжения во вторичной обмотке 510—682 В (см. прило­ жение 20).

217

8. Определение удельного расхода электроэнергии, приходящейся на 1 т добытой жидкости. Весьма характерным энергетическим показателем работы электроиасосной установки является расход электроэнергии иа 1 т жидкости. Этот расход электроэнергии опре­ деляется по формуле [24]

где Н = 650 м — высота подачи жидкости; г|об = ртрг|„г|двг|кт|ав — общий к. п. д. установки. Принимаем г|тр = 0,96 — к. п. д. труб; т]ң = 0,5 — к. п. д. насоса; г)дв = 0,73 — к. и. д. двигателя при неполной его загрузке; г|к — к. п. д. кабеля, который в зависимо­ сти от сечения, длины, силы тока и температуры колеблется в пре­ делах 0,7—0,95 (принимаем г)к = 0,83); рав = 0,96 — к. п. д. авто­ трансформатора.

Таким образом,

Лоб = 0,96 • 0,5 • 0,73 • 0,83 • 0,96 = 0,28.

Удельный расход электроэнергии

Для сравнительной оценки удельного расхода электроэнергии, ■чтобы исключить влияние высоты подъема, иногда определяют расход электроэнергии, который затрачивается па подъем 1 т жид­ кости на высоту 1 м. В данном случае оп составляет

s ' - ^ = t i = 9'7 5 B l -’ /T- M-

Вследствие низкого значения общего к. п. д. установки удельный расход электроэнергии на 1 т поднятой жидкости обычно выше при работе центробежных электронасосов в сравнении со штанговыми насосами.

31. Определение наивыгоднейшего давления нагнетания при законтурном заводнении

Задача 51

Вышеуказанное давление может быть определено по формуле проф. А. П. Крыловах.

Дапо: стоимость нагнетательной скважины Сска = 100 000 руб.,

коэффициент приемистости скважины Кп = 25сут ^гс/смД)’ к' п' д‘

1 А. П. К р ы л о в . О панвыгодиейшем давлепнп нагнетания при закон­ турном заводнении. «Нефтяное хозяйство», 1953, № 12, с. 20—22,-

'218

W = 0,027 кВт - к; стоимость 1 кВт • ч электроэнергии Св = = 0,015 руб.; продолжительность периода работы нагнетательных

Объем свободного газа в залежи, приведенный к атмосферным: условиям,

Объем свободного газа в пластовых условиях

Общая суточная добыча в пластовых условиях

V = Qh+ Ѵпл+ Q„ = 426,5 + 975,4 +104,2 = 1506 м3.

2І9і