2.4. Расчет применяемых методов воздействия на скважины

2.2. 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 (во всяком случае, на первом этапе решения).

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

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

(1.1)

где — содержание азота в газе, %.

При содержании азота свыше 30 % ( 30 %) давление на приеме

(1.2)
Представленные формулы можно использовать при З ≤ ≤ 0,83 ≤ B ≤ 0,95.

Глубина спуска насоса

(1.3)

где — соответственно давление на выходе из насоса (давление на выкиде), на устье и теряемое на преодоление гидравлических сопротивлений, МПа; рл — средняя плотность продукции (жидкости) в насосно«омпрессорных трубах (лифте) , кг/мз

Высоту подъема продукции скважины можно рассчитать по следующим более точным зависимостям:

(1.4)

---

(1.5)

где — плотность продукции в затрубном пространстве в интервале ”прием насоса — динамический уровень", кг/м ^з ; — динамический уровень, м; — давление в затрубном пространстве, МПа.

Задача 1.1. Рассчитать давление на приеме скважинного штангового насоса, определить давление на выкиде , глубину спуска насоса и высоту подъема продукции для условий предыдущей задачи с учетом следующего:

содержание азота в газе = 8,4 %; давление в затрубном пространстве = = О МПа; потери давления на гидравлические сопротивленив = 0,1 МПа; плотность жидкости в лифте = 1106 кг/м ^з динамический уровень = 524 м.

Решение. Так как содержание азота в нефтяном газе составляет 8,4 %, то для расчета давления на приеме насоса используется формула (1.1)



Проверим численное значение дебита скважины по жидкости при давлении на приеме = 2,12 МПа, так как в предыдущей задаче этот параметр вычислен при = 1,2 МПа. По формуле вычисляем.



По формуле объемный коэффициент жидкости



а дебит сквокины по



т.е. практического изменения дебита по жидкости при изменении давления на приеме от 1,2 до 2,12 МПа не произошло (

---

= const)

По формуле (1.3) рассчитываем глубину спуска насоса (по рис. 34 = 9,1 МПа при = 2,12 МПа)



Вычисляем высоту подъема продукции по формуле (1.4):

=632,84 м;

По формуле (1.5), принимая ,



Таким образом, давление у приема насоса принимаем равным 2,12 МПа, давление на выкиде — 9,1 МПа, глубину спуска насоса 680 м. При этом высота подъема жидкости равна 715 м.

Так как ни высота подъема жидкости, ни дебит практически не изменились по сравнению с определенными в задаче 1.1, то предварительно выбранные варианты возможных компоновок остаются в силе.

Задача 1.2. Расчет почерь давления в клапанах насоса и утечек в зазоре плунжерной пары

Перепад давлений (в Па) в клапанах скважинного насоса

(2.1)

где — максимальная скорость движения продукции в отверстии седла клапана, м/с; — плотность дегазированной жидкости, кг/ ; коэффициент расхода клапана, определяемый по специальным графикам в зависимости от числа Рейнольдса в клапане (в отверстии седла) .

Максимальная скорость движения продукции в клапане

(2.2)

где — расход продукции через клапан, кг/ ;

---

— диаметр отверстия седла клапана, м.

Число Рейнольдса в отверстии седла клапана

(2.3)

где — кинематическая вязкость жидкости, /с.

При расчетах , когда продукция представлена смесью двух жидкостей (нефти и воды), используется вязкость той жидкости, которая преобладает в смеси (содержание ее более половины). В случае когда содержание обеих фаз равно, принимают кинематическую вязкость наиболее вязкой составляющей.

Выражение (2.3) записано с учетом неравномерного движения плунжера в течение насосного цикла.

Если через клапан движется газожидкостная смесь, то при расчете вместо подставляется объемный расход смеси в условиях приема насоса .

После вычисления перепадов давлений в клапанах определяются давления в цилиндре насоса при всасывании ( ) и нагнетании ( ):

(2.4)

, (2.5)

где , — соответственно перепад давлений во всасывающем и нагнетательном клапанах.

Утечки в зазоре плунжерной пары (в /с) рассчитывают по формуле А.М. Пирвердяна:

(2.6)

где — относительный эксцентриситет расположения плунжера в цилиндре, т.е. отношение расстояния между их центрами к величине

---

1); — зазор (на радиус) между плунжером и цилиндром при их концентрическом расположении (группа посадки), м; - длина плунжера (для серийных насосов = 1,2 м) , м.

Выпускаемые отечественной промышленностью насосы имеют четыре группы посадки:

Группа посадки 0 I II III

Зазор на радиус, мкм 0-22,5 10-35 35-60 60-85

При неизвестном относительном эксцентриситете его принимают равным 0,5.

Следует подчеркнуть, что формулу (2.6) можно использовать только в том случае, если режим движения жидкости в зазоре ламинарный, причем условие существования ламинарного режима определяется критическим числом Рейнольдса:

(2.7)

Если расчетное число Re в зазоре больше , то режим движения жидкости турбулентный, и утечки можно вычислить по формуле (концентрическое расположение):

. (2.8)

Вышеприведенными формулами пользуются тогда, когда еще неизвестен режим откачки (длина хода плунжера и число двойных ходов плунжера в секунду N). Если режим откачки известен, то утечки

(2.9)

для ламинарного и турбулентного режимов.

Задача 1.2. Рассчитать потери в клапанах и утечку для насоса НСН 1-55 (П группы посадки) при следующих условиях его работы в скважине:

давление на приеме насоса = 2,12 МПа; давление на выкиде насоса = 9,1 МПа; дебит скважины в условиях приема = 59,5 /сут; расход жидкости на выкиде = 41,32 /сут; вязкость жидкости (вязкость воды)

---

Смотрите также файлы

• Периферический отдел речевого аппарата.doc

• Педагогическая практика по профилю Дошкольное образование наименование вида и типа практики.doc

• Отчет о прохождении производственной практики по профессиональному модулю.docx

• Где a, b, c реальные числа, a0, называется квадратичной функцией.pptx

• В 2019 г валовое производство зерна составило 420 т.docx