5 Расчет оптимального давления на приеме и глубины спуска скважинного насоса

Под оптимальным давлением на приеме насоса будем понимать такое давление, при котором обеспечивается заданный дебит скважины при минимальных условных приведенных затратах. Точное определение оптимального давления представляет сложную технико-экономическую задачу, решить которую можно при определенных допущениях и упрощениях.

Ниже приведены формулы для расчета давления на приеме насоса в зависимости от физико-химических свойств откачиваемой продукции и ее обводненности, исходящие из требования обеспечения среднего значения коэффициента наполнения насоса β = 0,8 (колебания коэффициента наполнения 0,7-0,9)

При содержании в газе однократного разгазирования до 30% азота (у_а≤30%) давление на приёме насоса

(1,567 + у_а²)/ (1,5 + 0,32 у_а²)

Р_пн = (1 – у_а/100) Р_нас (1 – В), (5.1)

Где у_а – содержание азота в газе, %.

При содержании азота свыше 30% (у_а > 30%) давление на приёме

(1,567 + у_а²)/ (1,5 + 0,32 у_а²)

Р_пн = 0,68 Р_нас (1 – В). (5.2)

Представленные формулы можно использовать при 3 ≤ у_а ≤ 83, 0≤В≤0,95.

Глубина спуска насоса

Н_н = 10⁶(р_вых – р_у – р_пот)/ρ_л^g , (5.3)

Где р_вых, р_у, р_пот – соответственно давление на выходе из насоса (давление на выкиде), на устье и теряемое на преодоление гидравлических сопротивлений, МПа; ρ_л – средняя плотность продукции (жидкости) в насосно-компрессорных трубах (лифте), кг/м³.

Высоту подъёма продукции скважины можно рассчитать по следующей формуле:

L = H_н – 10⁶ (р_пн – р_у – р_пот)/ ρ_л^g (5.4)

Задача. Рассчитать давление на приёме скважинного штангового насоса, определить давление на выкиде р_вых, глубину спуска насоса и высоту подъёма продукции с учётом следующего:

Содержание азота в газе у_а = 8,4%; давление в затрубном пространстве р_з = 0 МПа; потери давления на гидравлические сопротивления р_пот = 0,1 МПа; плотность жидкости в лифте ρ_л = 1106 кг/м³; динамический уровень Н_дин = 479 м.

Решение. Так как содержание азота в нефтяном газе составляет 8,4%, то для расчёта давления на приеме насоса используется формула (5.1):

(1,567 + 8,4²)/(1,5 + 0,32 · 8,4²)

Р_пн = (1 – 8,4/100) 9,2(1 – 0,75) ≈1,8 МПа.

По формуле (5.3) рассчитываем глубину насоса спуска Н_н (р_вых = 9,1 МПа при р_пн = 1,8 МПа):

Н_н = 10⁶(9,1 – 1,5 – 0,1)/1106·9,81 = 75/0,1085 = 691 м.

Вычисляем высоту подъема продукции:

По формуле (5.4)

L = 691 – 10⁶(1,8 – 1,5 – 0,1)/1106·9,81 = 691 – 18,43 = 673 м.

Таким образом, давление у приема насоса принимаем равным 1,8 МПа, давление на выкиде р_вых = 9,1 МПа, глубину спуска насоса 691 м. При этом высота подъема жидкости равна 673 м.

6 Правила безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосами

Существуют единые требования к организации работ в области охраны труда, включающие комплекс социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, направленных на реализацию положений о труде, направленных на оптимальные, комфортные, безопасные и здоровые условия труда работающих, постоянное снижение травматизма и профессиональных заболеваний [4].

Предприятия нефтегазовой отрасли относятся к предприятиям высокого класса опасности, поэтому требуют от всех работающих повышенного внимания и четкого соблюдения правил техники безопасности.

К работам на скважинах с возможными газонефтеводопроявлениями в процессе эксплуатации допускаются рабочие и специалисты,

прошедшие дополнительное обучение и проверку знаний [5].