рус | укр

Главная

Контакты

Навигация:
Арсенал
Болезни
Витамины
Вода
Вредители
Декор
Другое
Животные
Защита
Комнатные растения
Кулинария
Мода
Народная медицина
Огород
Полесадник
Почва
Растения
Садоводство
Строительство
Теплицы
Термины
Участок
Фото и дизайн
Хранение урожая









АНАЛИЗ СООТВЕТСТВИЯ УСТАНОВЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ И РЕЖИМА ЕГО РАБОТЫ ДОБЫВАЮЩИМ ВОЗМОЖНОСТЯМ СКВАЖИН

 

5.1.Расчеты по подбору оборудования УЭЦН и обоснованию режима его работы (с применением ЭВМ)

Общий принцип подбора оборудования УЭЦН к скважине.

Подбор УЭЦН к скважине осуществляется посредством расчетов при вводе из бурения, переводе на мех. добычу, оптимизации и интенсификации по принятой в УДНГ методике, не противоречащей ТУ по эксплуатации УЭЦН.

· Расчеты базируются на имеющейся в УДНГ информации:

· коэффициент продуктивности данной скважины (по результатам гидродинамических исследований скважины);

· данные инклинометрии;

· газовый фактор;

· давления – пластовом, давлении насыщения;

· обводненности добываемой продукции;

· концентрации выносимых частиц.

При использовании в расчетах «Технологии проверки эксплуатационной колонны и применения УЭЦН в наклонно-направленных скважинах» РД 39-0147276-029, ВНИИ-1986г., для скважин с темпом набора кривизны в зоне подвески УЭЦН более 2 минут на 10 метров, необходимо ставить отметку о применении данной методики в паспорте-формуляре.

Подбор электродвигателя, кабеля, трансформатора и станции управления
В УДНГ «Томскнефть» при подборе УЭЦН руководствуются принятой в НГДУ программой для ЭВМ «Well Flo».

 

 
 

 

 


Выбор глубины погружения и расчет сепарации газа у приема насоса.

Глубина спуска элекроцентробежного насоса в скважину определяется из условия обеспечения минимального забойного давления. Рекомендованное значение предельного газосодержания в мелкодисперсной фазе у приема насоса равно 35%. Наиболее оптимальным значением свободного газосодержания на приеме ЭЦН следует считать 30-40%. С учетом последнего на кривой изменения давления по стволу скважины следует найти участок с таким газосодержанием и с учетом кривизны ствола скважины выбрать глубину спуска насоса. Как показывает практика эксплуатации ЭЦН, наличие в насосе такого количества свободного газа приводит к увеличению межремонтного периода скважин на 10-15%.

При выполнении проверочных расчетов определение глубины подвески насоса обычно выполняется для 2-3 вариантов конструкции установок. Для них же выполняются и все остальные расчеты.

При выполнении проверочных расчетов (расчет изменения давления по стволу скважины выше приема насоса и изменения давления по НКТ) следует учитывать сепарацию газа у приема ЭЦН. Величину коэффициента сепарации для скважин, оборудованных установками ЭЦН, определяют:

______1_________

d = (1+0,6*(Qж.ст/Wо*Fз)) , (1) где:

Wо - относительная скорость всплытия газовых пузырьков в жидкости, м/с;

Fз - площадь сечения затрубного пространства между обсадной колонной и погружным электродвигателем (ПЭД), м2.

 

Б. Определение требуемого напора насоса.

Для согласования характеристики насоса, скважины и, следовательно, нахождения величины удельной энергии, передаваемой насосом газожидкостной смеси и обеспечения нормы отбора жидкости из скважины с выбранной глубины спуска насоса строится напорная характеристика скважины Q=f(Нскв):

Нскв = Нскв.дин.+ Ру/ (p*g)+hтр-Hг, (2), где

Нскв.дин. – глубина динамического уровня скважины при отборе заданного количества жидкости (м); Р у/(p*g) – устьевое давление, выраженное в метрах столба жидкости, при средней плотности газожидкостной смеси на участке «насос-устье» скважины; hтр –потери напора на трение, м.вод.столба.

Если нет данных о величине динамического уровня, то приближенно можно определить:

Ндин =Lсп Pпл.Qжид/K , (3) где

рвн *g

рвн – плотность водонефтяной смеси на выходе из насоса

Потери напора на гидравлическое трение в НКТ ориентировочно определяют как для однородной ньютоновской жидкости:

 

hтр = l * Нсп_*_w2 (4) где: l - коэффициент гидравлических сопротивлений,

2*g*D w - линейная скорость потока, м/с.

 

w = Qн*bн+Qв*bв : (5)

86400*Fнкт

Напор, соответствующий газлифтному эффекту в подземных трубах, можно приближенно оценить по формуле:

Нг = 4 * D * Gо.факт * (1-(Рунас)1/3 * (1-В(p)) (6);

где D – вн. диаметр НКТ в дюймах, Рнас – давление насыщения после сепарации газа у насоса, В(p) – cсредняя обводненность продукции в подъемнике при среднем давлении Р=0,5*(Рвнус).

Для построения напорной характеристики скважины задаются несколькими значениями дебита (5-6, начиная от нуля); по расчетным точкам в координатах Q=f(H) строится линия развиваемого пластом напора Нскв. В дальнейшем на напорную характеристику скважины накладывается характеристика насоса для отыскания точки их пересечения, определяющая дебит скважины, равный подаче ЭЦН.

Выбор диаметра НКТ для ЭЦН осуществляют в зависимости от дебита скважины:

Дебит по жидкости, м3/сут. Менее 150 150-300 Более 300
Внутренний диаметр НКТ,мм 50,3

 

В. Подбор и корректировка рабочих характеристик центробежного насоса.

По кривым типовых характеристик погружных ЭЦН, дебиту по жидкости и требуемому напору выбирают несколько насосов, обеспечивающих необходимый отбор жидкости в области рабочих режимов работы насосов при условии: 0,6£Qж/ Qв.опт £1,2 (7); где Qв.опт – подача насоса на воде в оптимальном режиме. Точки пересечения характеристик насоса с характеристикой скважины дадут значения подачи выбранных насосов по воде.

На практике свойства откачиваемой продукции скважины отличаются от свойcтв воды: вода с нефтью образует эмульсии; если давление у приема насоса меньше давления насыщения, то в насос попадает свободный газ. Потому для повышения точности расчетов делают корректировку характеристик насоса на вязкость откачиваемой среды и наличие свободного газа.

Зависимость напора, подачи и к.п.д. насоса от вязкости откачиваемой жидкости учитывают с помощью специальных коэффициентов. С увеличением вязкости в рабочих ступенях насоса возрастают сопротивления потоку и потери энергии на вращение дисков колеса в жидкости, трение в пяте рабочего колеса. Все то уменьшает подачу, напор, к.п.д. насоса и повышает потребляемую мощность.

При газосодержании на приеме насоса 5-7% и менее, влиянием газа на работу насоса можно пренебречь, а пересчет характеристик насоса с воды на эмульсию выполняют по номограммам П.Д.Ляпкова - В.П.Максимова для жидкостей, вязкость которых в пластовых условиях не превышает 0,03-0,05 см2/с. Для повышенных значений вязкости, газосодержания нефти и температуры необходимо корректировать рабочие характеристики насоса.

В качестве вязкостной характеристики продукции нефтяных скважин используется кинематическая кажущуюся вязкость (м2/с); Jэ=mэвн (8)

где: mэ – кажущаяся динамическая вязкость эмульсии при соостветсвующих значениях температуры и скорости сдвига потока, рвн – средняя плотность скважинной продукции в каналах рабочих органов, кг/м2.

рвн = рн*bн + рв*bв, (9) где:

bн и bв соответственно объемно-расходные доли нефти и воды в составе продукции скважин.

Зависимость напора, к.п.д. и подачи от вязкости откачиваемой жидкости можно оценивать с помощью коэффициентов:

Кн,Q=Н/Нв=Q/Qв (10) и Кh= h/hв (11) , где:

Нв,Qв и hв – напор, подача и к.п.д. насоса при работе на воде в заданном режиме; Н, Q, h - те же параметры, но при работе насоса на вязкой жидкости.

Коэффициенты Кн,Q и Кh зависят от числа Рейнольдса потока в каналах центробежного электронасоса.

Reн=4,3+0,816*ns0,274 *(Q/gэ)*(n1/Qв.опт)1/3 (12)

ns0,575

где ns – коэффициент быстроходности ступени насоса; n1 – частота вращения вала насоса, 1/с;

ns = 193*n1*Q0,5в.опт*(g* Hв.опт )-0,75 . (13)

где Qв.опт и Нв.опт подача и напор насоса на воде в оптимальном режиме.

zн – число ступеней насоса.

По величине Reн с помощью специальных графиков П.Д.Ляпкова находят значения коэффициентов Кн,Q , Кh и пересчитывают характеристики насоса с воды на эмульсию. Кроме графического способа определения данных коэффициентов, можно воспользоваться и аппромаксимирующими формулами. Для ламинарного режима:

Кн,Q= Reн/( Reн-50+200*(Qв/Qв.опт)); Кh=0,485*lgReн – 0,63-0,26* (Qв/Qв.опт) (14)

Для турбулентного режима:

Кн,Q=1-(3,585-0,821*lgReн)*(0,027+0,485**(Qв/Qв.опт)); (15)

Кh=0,274*lgReн-0,06-0,14*(Qв/Qв.опт).

где Qв – подача насоса на воде при соответствующем режиме, м3/с.

Порядок пересчета характеристик центробежного насоса с воды на свойства эмульсии следующий:

1. Вначале определяют долю воды в продукции скважины при стандартных условиях, тип эмульсии, и с учетом давления в насосе, температуры и газонасыщенности рассчитывают вязкость эмульсии.

2. Определяют среднюю температуру газожидкостной смеси в насосе.

3. Задаваясь рядом значений Qв/Qв.опт и определив по фактической водной характеристике Qв.опт находят Qi= (Qв/Qв.опт)*Qв.опт в соответствии с ранее выбранными значениями Qв/Qв.опт.

4. Для получения значений Qi по характеристикам насоса определяют соответствующие ему Нi.

5. Вычисляют значение коэффициента быстроходности. Если число оборотов вала насоса неизвестно, то оно принимается равным 2950 с-1.

6. По определенному числу Рейнольдса для оптимального режима Qв/Qв.опт=1 по формулам 14 и 15 находят значение коэффициента Кн,Q для ламинарного и турбулентного режима течения смеси в насосе. Затем из двух значений Кн,Q выбирают меньшее.

7. Из формулы 10 находят величину Q, соответствующую подаче насоса на водонефтяной эмульсии.

8. По найденному значению Q из п.7 находят новое значение числа Рейнольдса, и затем уточненное значение Кн,Q . Эти операции по уточнению коэффициента Кн,Q осуществляют до тех пор, пока последующее значение Кн,Q не будет отличаться от предыдущего более чем на 0,02.

9. По числу Рейнольдса из п.8, соответсвующего окончательному значению Кн,Q и значению Qв/Qв.опт по формулам 14 и 15 определяют величину коэффициента Кh опять для двух режимов, из которых выбирают меньшие.

10. Определяют подачу, напор, к.п.д. насоса по формулам 10 и 11, соответсвующие режиму Q=Qв.опт

11. Операции 1-10 повторяют и для других принятых значений отношений Qв/Qв.опт после чего строят график Q-H, h-Q, Q-N, где N – потребляемая насосом мощность (кВт) при откачке скважинной продукции в выбранном режиме.

12. Для расчетов величины потребляемой мощности можно воспользоваться формулой: N=10-3*g*Qв*Hв*pвн*K2H,Q/(hв* Кh) (16)

13. При газосодержании на приеме насоса до 7% его можно не указывать. При увеличении свободного газосодержания напорная характеристика и к.п.д. насоса смещаются влево с резким уменьшением к.п.д. Практически для исключения вредного влияния газа целесообразнее предусмотреть установку на вале насоса специального газового сепаратора конструкции П.Д.Ляпкова.

Г. Подбор электродвигателя, кабеля, трансформатора и станции управления.

Выбор электродвигателя для установки осуществляется исходя из условия: 0,5£N/Nд£1, (17) где Nд – номинальная мощность погружного электродвигателя (ПЭД), N – мощность, потребляемая насосом.

При выборе оборудования установки УЭЦН важное значение придают начальному моменту работы двигателя и насоса в период пуска и освоения скважины. Попадание из пласта в скважину воды (для чисто нефтяных скважин, это вода послеглушения скважины или ремонтных работ) приводит к увеличению плотности жидкости, а простой скважины приводит к уменьшению газонасыщенности продукции. При неизменных значениях Рпл и Рзаб давление у входа в насос при освоении скважины может быть существенно ниже, а на выходе – вше, чем в обычных условиях работы насоса.

Возрастание удельной энергии, затрачиваемой на подъем жидкости приводит к уменьшению подачи или даже ее прекращению. Последнее вызывает ухудшение охлаждения, перегрев ПЭД и его преждевременный выход из строя.

Поэтому установка ЭЦН должна обеспечивать работу в режиме освоения в течении всего периода освоения скважины (иногда 10-15 суток) со среднесуточным дебитом не ниже Qmin и давлением на входе в насос не менее Рпр.min. Рекомендуется определять эти значения следующим образом:Qmin=330*Nд*Fз и Рпр.min=0,5-1,0Мпа. (18) где Fз – площадь поперечного сечения кольцевого пространства между стенками скважины и корпусом ПЭД, м2.

По минимальным значениям мощности Nд, напряжения и силы тока ПЭД подбирают трансформатор и станцию управления.

Для выбора длины электрического кабеля необходимо к длине колоны НКТ добавить около 50 метров, т.к. в процессе эксплуатации скважины может возникнуть необходимость увеличения глубины спуска насоса: Lкабнкт+50.

На величину мощности, потребляемой всей установкой влияют потери в ПЭД и кабеле. Сумма потерь мощности в ПЭД определяется:

åNдпот=N*{1/hд*[b2-c2*(N/Nд-d2)2]-1}. (20)

где hд – к.п.д. ПЭД при нормальной нагрузке; b2,c2,d2 – эмпирические коэффициенты.

По величине потерь мощности определяется температура перегрева ПЭД: tп.д.=b3*åNдпот-c3. (21).

При работе ПЭД из-за перегрева двигателя будет происходить нагрев газожидкостной смеси вблизи ПЭД. Наличие в составе продукции воды и свободного газа изменяет величину температуры перегрева ПЭД. Количественно это изменение оценивается с помощью коэффициента Кt.

Кt=(2-В)*(1-0,75*bг.пр). (22). где

В-обводненность; bг.пр –газосодержание у приема насоса.

Определяют значение коэффициента Ку.п. – коэффициента уменьшения потерь в ПЭД по мере снижения его температуры:

Ку.п.=1-b5*{1-0,0077*[tп.д.t+(tc-20)]}. (23).

Где tc – температура перед установкой.

Далее с учетом 20 и 23 определяют сумму потребляемой мощности в ПЭД при действительной температуре ПЭД. åN=Kу.п.*åNдпот.

Используя 24 , вычисляют температуру ПЭД:

Тдпру.п.*(b3*åN-c3). (25).

Из всех подбираемых ПЭД оставляют только тот, у которого Тд меньше 403К (1300 С).

После выбора типа ПЭД рассчитывают силу потребляемого им тока: J=Jн*(b4*N/Nд+C4). (26)

где Jн – сила номинального тка ПЭД, А.

Для определения потери мощности в кабеле вначале определяют среднюю величину температуры кабеля при работе установки в номинальном режиме:

tк=(tпл +tус-(Lс-Hсп)*Y+1000/Qж)/2+0,14*(J2/F). (27)

где Y - геотермический градиент, 0С/м (Y=0,03 0C); Qж – производительность установки, т/сут; J- сила тока, проходящего по кабелю, А; F – площадь поперечного сечения жил кабеля, мм2. Тогда:

Nк=588*10-7*J2/F*(Hсп+50)*[1+0,004*(tк-20)]. (28).

где Nк – потери мощности в кабеле, кВт.

В целом, потребление мощности установкой УЭЦН будет равна:

Nпот=1/hатс*(N+åпотNд+Nк). (29).

где hатс – к.п.д. автотрансформатора (hатс=0,98),

Расчет допустимой кривизны эксплуатационной колонны на 10 метров ведется по формуле:

j={4,586*(Dэкс.кол.-(hстенки*2)-Dмах. уэцн*120)}/L2уэцн. (30).

Результаты подбора:

· расчетный суточный дебит,

· напор насоса,

· внутренний минимальный диаметр эксплуатационной колонны,

· глубина спуска,

· расчетный динамический уровень,

· максимальный темп набора кривизны в зоне спуска и на участке подвески УЭЦН;

· особые условия эксплуатации:

· высокая температура жидкости в зоне подвески,

· расчетное процентное содержание свободного газа на приеме насоса,

· содержание мех. примесей, соли,

· При подборе УЭЦН к скважине необходимо учитывать уменьшение мощности погружного электродвигателя от увеличения температуры окружающей пластовой жидкости, согласно действующих ТУ заводов – изготовителей.

Рассмотрим пример результата проведенного расчета УЭЦН.

Расчет по подбору УЭЦН REDA по скважине № 306 Крапивинского месторождения.

Потенциал данной скважины был рассчитан исходя из имеющихся параметров и его можно оценить из приведенного ниже из рисунка 5.1, при этом МПД равен 780 куб.м. при нулевом «забойном» давлении:

 

Рисунок 5.1 Расчет потенциала скважины

Таблица 5.1

Просмотров: 397

Вернуться в категорию: Животные

© 2013-2020 cozyhomestead.ru - При использовании материала "Удобная усадьба", должна быть "живая" ссылка на cozyhomestead.ru.