ВИБІР ОБЛАДНАННЯ І РЕЖИМУ РОБОТИ УЕЦН, Видобуток нафти та газу
нафту, газ, видобуток нафти, буріння, переробка нафти
ВИБІР ОБЛАДНАННЯ І РЕЖИМУ РОБОТИ УЕЦН
ВИБІР ОБЛАДНАННЯ І РЕЖИМУ РОБОТИ УЕЦН
ВИБІР ГЛУБИНИ ЗАВАНТАЖЕННЯ І РОЗРАХУНОК СЕПАРАЦІЇ ГАЗУУ ПРИЙОМУ НАСОСУ
Відсутність однозначних кількісних обмежень значення газонасыщенности у прийому ЭЦН ускладнює виявлення механізму впливу газу роботу насоса. На сьогоднішній день ряд дослідників вважають, що зниження напору при попаданні вільного газу в насос пов'язане із зменшенням щільності газорідинної суміші. Причина шкідливого впливу газу на роботу насоса - порушення енергетичного обміну між робочим колесом і сумішшю, що перекачується. Тому найбільш оптимальне значення вільного газоутримання на прийомі ЕЦН - 30-40%. Знаючи це, на кривій зміни тиску по стовбуру свердловини слід знайти ділянку з таким значенням газоутримання та з урахуванням кривизни свердловини вибрати глибину спуску насоса. Як показує практика експлуатації ЕЦН, наявність у насосі такої кількості вільного газу призводить до збільшення МРП свердловин на 10-15%.
При розрахунках глибина підвіски насоса зазвичай визначається двох-трьох варіантів конструкції установок. Для них виконуються і всі інші розрахунки. При виконанні перевірочних розрахунків (розрахунок зміни тиску по стовбуру свердловини вище за прийом насоса та зміни тиску за НКТ) слід враховувати сепарацію газу у прийому ЕЦН.
Коефіцієнт сепарації для свердловин, обладнаних установками ЕЦН,
1 + 0,6
продуктивність насоса, м3/добу;v0- відносна швидкість спливання газових бульбашок у рідині, м/с;F3—площа перерізу затрубного простору між обсадною колоною та ПЕД, м 2 . Усю рештурозрахунків у зв'язку зі зміною газового фактора виконують аналогічно до варіанта ШСНУ.
ВИЗНАЧЕННЯ НЕОБХІДНОГО НАПОРУ НАСОСУ
Для узгодження характеристик насоса та свердловини і, отже, знаходження значення питомої енергії, що передається насосом газорідинної суміші, а також забезпечення норми відбору рідини зі свердловини з обраної глибини спуску насоса будується напірна характеристика свердловиниНс=HC( QC):
деLR- глибина динамічного рівня свердловини при відборі заданої кількості рідини, м;р2 -тиск на гирлі свердловини, Па; рж - щільність рідини, кг/м3;д -прискорення вільного падіння, м 2 / с;hT—втрати напору на тертя, м;LT—висота підйому рідини за рахунок роботи газу, м.м.
Якщо немає даних про значення динамічного рівня, його можна визначити:
деН- глибина свердловини, м; рпл - пластовий тиск, Па; Про - дебіт свердловини, м 3 / с;К -коефіцієнт продуктивності свердловини, м 3 /(с-Па); рсм - середня щільність газорідинної суміші в інтервалі від вибою свердловини до динамічного рівня, кг/м 3 .
Втрати напору на гідравлічне тертяh^в НКТ орієнтовно визначають як для однорідної ньютонівської рідини за формулою
деX-коефіцієнт гідравлічного опору;LH—глибина спуску насоса, м;v—лінійна швидкість потоку, м/с,
дебіт свердловини з нафти та води відповідно; 6Н,Ьъ -об'ємні коефіцієнти нафти та води;F-площа поперечного перерізу НКТ.
Як показує практика,h^= 20-40 м. Висота підйому рідини за рахунок роботи газу, що виділився в НКТ,
деd-діаметр НКТ, дюйми; Геф - ефективний газовий фактор, нм3/м3;р'нас - тиск насичення після сепарації газу у насоса;пв -середня обводненість продукції в підйомнику при середньому тиску в підйомникур= 0,5 (рвн +
Для побудови напірної характеристики свердловини задаються кількома значеннями дебіту (п'ять-шість, починаючи з нуля); за розрахунковими точками в координатахНс=HC(Q)будується лінія напору, що розвивається пластомНс.Надалі на напірну характеристику свердловини накладається характеристика насоса і знаходиться точка їх перетину , Що визначає дебіт свердловини, що дорівнює подачі ЕЦН.
Вибір діаметра НКТ для установок ЕЦН рекомендується здійснювати в залежності від дебіту свердловини:
Дебіт рідини, мЗ/сут……………………….. 300
Внутрішній діаметр НКТ, мм…………………… 50,3 62 76
ПІДБІР І КОРЕКТУВАННЯ РОБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИКЦЕНТРОБІЖНИХ НАСОСІВ
За кривими типових характеристик занурювальних ЕЦН, дебіту по рідині та необхідному натиску вибирають кілька насосів, що забезпечують необхідний відбір рідини в області робочих режимів роботи насосів за умови
0,62/с. Для підвищених значень
в'язкості, газоутримання нафти та температури необхідно коригувати робочі характеристики насоса.
Як в'язкісні характеристики продукції нафтових свердловин використовується здається кінематична в'язкість,
деце- динамічна в'язкість емульсії, що здається, при відповідних значеннях температури і швидкості зсуву потоку, Пас; рвн - середня щільність свердловинної продукції каналах робочих органів насоса, кг/м 3 ;
Залежність напору, ККД і подачі насоса від в'язкості рідини, що відкачується, оцінюють за допомогою коефіцієнтів
деНв,QB,rB - відповідно напір, подача та ККД насоса при роботі на воді взаданому режимі;Н,Q,л - ті ж параметри, але при роботі насоса на в'язкій рідині.
КоефіцієнтиKHqіКхзалежать від числа Рейнольдса потоку в каналах відцентрового електронасоса, що визначається за формулою
деns—коефіцієнт швидкохідності ступеня насоса,
щ -частота обертання валу насоса, 1/с; Ов опт - подача насоса на воді в оптимальному режимі, м3/с;Нвопт - напір насоса на воді в оптимальному режимі, м; гн - число щаблів насоса.
За величиною ReH з допомогою спеціальних графіків П.Д. Ляпкова знаходять значення коефіцієнтівКц,KHqта перераховують характеристики насоса з води на емульсію. Крім графічного способу визначення даних коефіцієнтів, можна скористатися і апроксимуючими формулами:
для ламінарного режиму
для турбулентного режиму
подача насоса на воді за відповідного режиму, м 3 /с.
Порядок перерахунку показників відцентрового насоса з води на властивості емульсії може бути наступним.
1. Визначають частку води в продукції свердловини за стандартних умов, тип емульсії. З урахуванням тиску в насосі, температури та газонасиченості розраховують в'язкість емульсії.
2. Знаходять середню температуру газорідинної суміші в насосі.
3. Задаючись поряд 0/0вопт> а потім визначаючи по фактичної водної характеристики Ов опт> визначають Oi = (0/0вопт)0в опт відповідно до раніше обраних значень
4. Для отриманих значень Ог за характеристиками насоса встановлюють відповідні йомуHj.
5. Обчислюють значення коефіцієнта швидкохідності. Якщо число обертів валу насоса невідоме, то воно приймається рівним 295 с" 1 .
6. За певною кількістюРейнольдса для оптимального режиму (0/0в опт = 1) за формулами (3.14), (3.15) знаходять значення коефіцієнтаКн qдля ламінарного та турбулентного режимів перебігу суміші в насосі . Потім із двох значеньKHqвибирають менше.
7. За формулою (3.10) розраховують значення відповідне подачі насоса на водонафтовій емульсії.
8. За знайденим значенням Про з п. 7 знаходять нове значення числа Рейнольдса і потім уточнюють значенняKHq.Ці операції з уточнення коефіцієнтаKHqздійснюють до доки наступне значенняКн qне буде відрізнятися від попереднього більш ніж на 0,02.
9. За значенням числа Рейнольдса з п. 8, що відповідає кінцевому значеннюKHqі значенню О = Ов опт; за формулами (3.14), (3.15) визначають значення коефіцієнтаКхдля двох режимів, з яких вибирають менші.
10. Визначають подачу, натиск, ККД насоса за формулами (3.10), (3.11), що відповідають режиму О = Ов опт-
11. Операції п. 1-10 повторюють і для інших прийнятих значень відносинQ/QBопт, після чого будують графікQ—H, ц-Q,Q—N,деN— споживана насосом потужність (в кВт) при відкачуванні свердловинної продукції у вибраному режимі.
Для розрахунків споживаної потужності можна скористатися формулою
При газоутриманні на прийомі насоса до 7% його можна не враховувати. При збільшенні вільного газоутримання напірна характеристика та ККД насоса зміщуються вліво з різким зменшенням ККД. Практично для унеможливлення шкідливого впливу газу доцільніше передбачити встановлення на валу насоса спеціального газового сепаратора конструкції П.Д. Ляпкова або як перші 10-15 ступенів встановити робочі ступені віднасос тих же габаритів, але більшої продуктивності.
ПІДБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНА, КАБЕЛЯ,ТРАНСФОРМАТОРА І СТАНЦІЇ УПРАВЛІННЯ
Електродвигун для установки вибирають виходячи з умови
0,5 та тиском на вході в насос не менше рпр min. Значення цих величин визначають за формулами:
РпР min = 0,5-1,0 МПа, (3.18)
де F3 - площа поперечного перерізу кільцевого простору між стінками свердловини та корпусом ПЕД, м 2 .
Потім за мінімальними значеннями потужності, напруги та сили струму ПЕД підбирають трансформатор та станцію управління.
Для вибору довжини електричного кабелю до довжини колони НКТ слід додати близько 50 м, оскільки у процесі
експлуатації свердловини може виникнути збільшення глибини спуску насоса:
деLK- Довжина кабелю, м; LH - глибина спуску насоса в свердловину з урахуванням кривизни ствола.
На значення потужності, що споживається всією установкою ПЕЦН, впливають втрати ПЕД і кабелі. Сума втрат потужності в ПЕД: