1.4. Определение диаметра штуцера фонтанной арматуры

 

Диаметр отверстия устьевого штуцера для фонтанных сква­жин с большим газовым фактором, определяется по эмпирической формуле Г. Н. Газиева:

 

(1.17)

 

где φ - опытный коэффициент, зависящий от величины газо­вого фактора (принимается φ = 1,0 - 1,2); Qг - дебит га­за, м³/сут; ρг - плотность газа, кг/м³; Ру - давление на устье скважины перед штуцером, кгс/см² (МПа); Рш - давление за штуцером, кгс/см² (МПа).

Диаметр штуцера можно определить по формуле расхода жидкости через насадку [27], если газовый фактор невелик или отсутствует:

 

 

откуда

 

(1.18)

 

где Q - расход жидкости, м³/с; μ = 0,7 - 0,9 - коэффициент расхода, зависящий от плотности жидкости; f - площадь на­садки, м²; g - ускорение свободного падения; Н - напор, м вод. ст.

Задача 6. Определить диаметр штуцера для фонтанирую­щей скважины с газовым фактором 90 м³/т и дебитом 100 т/сут, если ρг = 1,16 кг/м³, давление на устье 10 МПа, а давление в выкидной линии должно быть 2 МПа.

Решение. Определим Qг = 90 ·100 = 9000 м³/сут. По форму­ле (1.17) найдем d:

 

 

Задача 7. Найти диаметр штуцера для скважины с дебитом жидкости 200 м³/сут, если давление на устье - 3,5 МПа, давление в боковом выкиде 1,5 МПа.

Решение. Определим секундный расход жидкости:

 

.

 

Определим потери напора в штуцере

 

 

Тогда диаметр отверстия штуцера определим по формуле (1.18):

 

.

 

2. Расчет оборудования при штанговой глубиннонасосной эксплуатации скважин

 

В этом разделе при выборе оборудования ШГНУ применен принцип «от простого к более сложному». В начале приводится графический метод выбора оборудования по диаграмме А. Н. Адонина, далее приводятся аналитические методы определения режимных параметров работы ШГНУ: метод Муравьева И. М., Крылова А. П. и Оркина К. Г., позволяющий на основе простых формул получить основные параметры работы оборудования; далее следуют формулы А. Н. Адонина, А. С. Вирновского, Л. Г. Чичерова и другие, которые рекомендуются для уточненных расчетов оборудования и режимных параметров с учетом деформации колонны штанг и труб, сил трения и вязкости жидкости.

 

2.1. Выбор оборудования шгну и определение параметров работы насоса

 

Графический метод основан на применении диаграмм А. Н. Адонина [24]. При его применении необходимо знать дебит скважины Q в м³/сут и глубину спуска насоса L в м. Типоразмер станка-качалки и диаметр плунжера насоса определяют непосредственно по диаграмме А. Н. Адонина в точке пересечения проекций дебита и глубины спуска насоса. Тип насоса определяют в зависимости от глубины спуска и параметров добываемой жидкости. При глубинах спуска более 1200 м и на­личии в жидкости значительного количества абразивных частиц (более 1,5 г/л) следует применять вставные насосы.

При выборе диаметра насосных труб следует учитывать тип и размер насоса. При использовании вставных насосов превышение диаметра НКТ над диаметром плунжера сортавляет 28 - 32 мм (табл. 2.12 [17]). При применении же невставных (трубных) насосов такое превышение не должно составлять более 14 - 18 мм (табл. 2.17 [17]).

Диаметр насосных штанг и группу прочности стали выбирают по табл. 2.1, 2.2, 2,3 с последующей проверкой расчетом на приведенное напряжение. При глубинах подвески более 1200 м следует применять ступенчатые колонны штанг. При двухступенчатой колонне углеродистых штанг (сталь 40У) ориентировочно можно принять, что процентная длина штанг верхней ступени равна диаметру плунжера в мм [27].

Для приближенного определения режимных параметров работы насоса следует принять максимальную длину хода точки подвеса штанг для выбранного станка-качалки и найти необходимое число качаний по зависимости [19]:

, (2.1)

 

где nmax - максимальное число качаний по характеристике станка-качалки; Qф - фактический дебит скважины; Qmax - максимальная производительность насоса при работе на мак­симальных параметрах (находят по диаграмме А. Н. Адонина).

Для более точного определения режимных параметров ра­боты насоса применяют аналитические методы.

Первый метод был разработан Муравьевым И. М. и Крыловым А. П. и развит Оркиным К. Г. [19]. Он состоит в определении для принятого станка-качалки диаметра плунжера D, длины хода полированного штока S и числа качений n. (В дальнейшем тип станка-качалки может быть скорректирован после определения D, S, n и величины нагрузки на головку балансира.)

Таблица. 2.1