Файл: Курсовая работа по дисциплине Техника и технологии нефтяных скважин.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ



Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине Техника и технологии нефтяных скважин

(наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема работы: Подбор оборудования и установление работы скважины с установкой погружного центробежно-вихревого насоса


Выполнил: студент гр. НГС-19 .

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}
Дата:

Оценка:

Проверил

руководитель работы: ассистент

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}


Санкт-Петербург

2022

Аннотация

В данной курсовой работе производится подбор оборудования, расчёт и выбор центробежно-вихревого насоса для конкретной скважины и выбор оптимального режима работы скважины.

В работе приводится информация о центробежно-вихревых насосах, его устройстве и принцип работы. Также приводится основная характеристика зависимостей центробежно-вихревого насоса и его различия с центробежным насосом. Выполнен расчет по подбору вихревого насоса к скважине по исходным данным.

Курсовая работа содержит 24 страниц, 13 рисунков.

ANNOTATION

This course work, the selection of equipment, calculation and selection of a centrifugal-vortex pump for a particular well and the choice of the optimal operating mode of the well are carried out.

The paper provides information about centrifugal vortex pumps, its design and principle of operation. The main characteristic of the dependencies of a centrifugal-vortex pump and its differences with a centrifugal pump are also given. A calculation was made for the selection of a vortex pump for the well according to the initial data.

Course work contains 24 pages, 13 figures.

Содержание

---

Введение

Эксплуатация нефтяных скважин установками электроцентробежных насосов (УЭЦН) широко распространена на нефтяных промыслах Российской Федерации, и, особенно, в Западной Сибири. В этом регионе более 90 % всей добываемой нефти поднимается на поверхность земли с помощью УЭЦН. Особенно широко используются центробежные насосы при интенсификации добычи нефти. Насосы типа УЭЦН имееют следующие достоинства: широкий диапазон подач, возможность эксплуатации в наклонно-направленных скважинах, независимость показателей насоса от положения в пространстве, меньший износ НКТ, срок службы 5-7 лет, отсутствие движущихся частей в наземном оборудовании, что не требует строительства специальных ограждений. Но стоит отметить, что элеткро-центробежным насосам присуще ряд недостатков. В процессе добычи нефти могут возникать следующие осложнения - повышенное газосодержание на приеме насоса, отложения солей, наличие мех примесей, асфальто-смолистые парафиновые отложения. По своему химическому составу нефть склонна к образованию эмульсий, так как в ее состав входят активные эмульгаторы-асфальтены и смолы. Отсюда вытекает необходимость в подборе оборудования для добычи нефти в осложненных условиях.

В настоящее время одной из важных проблем нефтедобывающей отрасли России является увеличение надежности погружного оборудования, работающего в скважинах с повышенной концентрацией твердых частиц (более 500 мг/л) и газовым фактором (до 300 м3 /м3). Для увеличения добычи в скважинах с повышенным содержанием газа и повышения их надежности, фирмой «Новомет» была предложена новая для отрасли высокоточная технология изготовления ступеней. Были разработаны и применены новые износостойкие и коррозионностойкие материалы с повышенными эксплуатационными характеристиками и создано производство насосов нового поколения, которые были внедрены и хорошо себя зарекомендовали в Уральском и Западно-Сибирском регионах.

Таким образом в данной курсовой работе будет рассмотрено назначение и принцип работы установки центробежно-вихревого насоса (ВНН) для добычи нефти с повышенным газосодержанием. Также будет приведена сравнительная характеристика центробежно-вихревого насоса с установкой электроцентробежного насоса и выполнен подбор оборудования к скважине с установкой ВНН.

---

1 Установка центробежно-вихревого насоса

1.1 Устройство и принцип работы насоса

Предприятием ЗАО «Новомет-Пермь» созданы погружные установки с насосами 362 и 400 серий, номинальными подачами от 25 до 160 м³/сут при частоте 50 Гц и средним временем безотказной работы не менее 1000 сут. Их особенностями являются: новая ценробежно-вихревая ступень, изготавливаемая по новой для нефтедобывающей отрасли порошковой технологии, специальная конструкция насоса, обеспечивающая радиальную устойчивость вала на протяжении всей его службы.

Погружной многоступенчатый насос предназначен для откачки пластовой жидкости. Технический результат - повышение напора при малых подачах и повышение стабильности рабочих характеристик при наличии в перекачиваемой среде газовых пузырей. Насос состоит из множества последовательно установленных ступеней. Каждая ступень имеет рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с лопатками. На периферии ведомого диска рабочего колеса на его боковой поверхности установлены трехсторонние ячейки, открытые с внешней стороны диска, а на поверхности внутренней стенки направляющего аппарата выполнен боковой кольцевой канал. При этом расстояние между поверхностью бокового кольцевого канала на направляющем аппарате одной ступени и верхней кромкой ячеек на рабочем колесе другой ступени составляет не менее 0,3 от глубины ячеек, а длины ячеек в радиальном направлении составляют не более 0,3 радиуса ведомого диска.



Рисунок 1 – Схема центробежно-вихревой ступени

Изобретение относится к области насосостроения и касается конструкции центробежно-вихревой ступени погружного многоступенчатого насоса для добычи нефти и других текучих сред из скважин. Ступень насоса содержит ротор в виде диска 1 и статор 6. В диске 1 выполнены всасывающее отверстие 2, лопатки 3, межлопаточные каналы центробежного колеса закрытого типа и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками 5. Статор 6 имеет вход 7 и выход 8 и свободный кольцевой канал 9, расположенный напротив кольцевого углубления с лопатками 5 с образованием вихревой части ступени, имеющей всасывающее и нагнетательное окна 10, 11. В статоре 6 также выполнена сборная камера 12, сообщающая зону нагнетания 13 центробежной части ступени

---

, образованной центробежным колесом и статором 6, и всасывающее окно вихревой части ступени. Всасывающее отверстие 2 центробежной части ступени и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками 5 вихревой части ступени расположены с противоположных сторон диска 1. Свободный кольцевой канал 9 снабжен разделителем. Сборная камера 12 и выход 8 ступени выполнены кольцевыми, нагнетательное окно 11 - осевым, а всасывающее окно вихревой части ступени и выход ориентированы от периферии к центру. Изобретение направлено на создание компактной эффективной ступени, имеющей высокий КПД и создающей высокий напор.


Рисунок 2 – Сечение А-А центробежно-вихревой ступени



Рисунок 3 – Сечение Б-Б центробежно-вихревой ступени

Статором 6 и ротором со стороны центробежной части ступени образована разгрузочная камера 18, сообщенная с зоной нагнетания вихревой части ступени посредством каналов 19, выполненных в лопатках 3 центробежного колеса.

В статоре 6 выполнены дополнительные осевое нагнетательное окно 15 и всасывающее окно 16 вихревой части ступени, а свободный кольцевой канал снабжен дополнительным разделителем 17.

При работе насоса перекачиваемая среда поступает на вход 7 ступени и лопатками 3 центробежного колеса нагнетается в зону нагнетания 13, откуда поступает в сборную камеру статора 6. Далее через всасывающее окно 10 или окна 10, 16 среда нагнетается в свободный кольцевой канал 9, в котором за счет взаимодействия с лопатками 5 вихревой части ступени получает дополнительное приращение энергии по мере перемещения по каналу 9. При подходе к разделителю 14 или разделителям 14, 17 среда тормозится, кинетическая энергия частично переходит в энергию давления, и среда под давлением через нагнетательное окно 11 или нагнетательные окна 11, 15 и кольцевой выход 8 поступает в следующую ступень.



Рисунок 4 – Сечение

Технический результат достигается тем, что в центробежно-вихревой ступени насоса, содержащей ротор в виде диска, в котором выполнены всасывающее отверстие, лопатки и межлопаточные каналы центробежного колеса закрытого типа и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками, и статор с входом и выходом и свободным кольцевым каналом, расположенным напротив кольцевого углубления с лопатками с образованием вихревой части ступени, имеющей всасывающее и нагнетательное окна, при этом в статоре также выполнена сборная камера, сообщающая

---

зону нагнетания центробежной части ступени, образованной центробежным колесом и статором, и всасывающее окно вихревой части ступени, согласно изобретению всасывающее отверстие центробежной части ступени и кольцевое углубление с установленными в нем лопатками вихревой части ступени расположены с противоположных сторон диска, свободный кольцевой канал снабжен разделителем, сборная камера и выход ступени выполнены кольцевыми, нагнетательное окно - осевым, а всасывающее окно вихревой части ступени и выход ориентированы от периферии к центру.

Ступени погружных насосов обычно изготавливаются методом литья. Технология литья, используемая в данное время, имеет ограничения по точности изделий и шероховатости поверхности проточных каналов, что не позволяет в полной мере оптимизировать взаимодействие ступеней с перекачиваемой жидкостью. Одним из способов решения этой проблемы является применение порошковой технологии.

Предложенный метод изготовления деталей состоит из двух стадий. На первой − отдельные сложнопрофильные элементы деталей формуются из порошка. Нами разработана оригинальная оснастка и автоматизированная высокопроизводительная технология изготовления таких изделий. На второй стадии изделия соединяются в требуемую конструкцию диффузионным методом через термодинамически высоконеравновесный разделительный слой. Данный этап совмещен с пропиткой всего изделия расплавленным металлом. Технология обладает новизной и запатентована [6].

Порошковая технология обеспечивает шероховатость поверхностей проточных каналов порядка 20−30 мкм. Этого, как показывают оценки, достаточно, чтобы шероховатость каналов практически не влияла на характеристики ступеней. Порошковые ступени лучше сбалансированы, а значит, создают меньшую вибрацию, что повышает надежность насоса.

В целях обеспечения стабильной работы насосного оборудования в условиях экстремально высокого (более 85%) газосодержания специалисты ИТЦ АО «Новомет-Пермь» разработали газосепаратор с геликоидальным шнеком, энергоэффективный газосепаратор вихревого типа и высокодебитный вихревой газосепаратор, который может применяться как отдельно, так и в связке с мультифазным осевым насосом (МФОН). Компоновка, включающая в себя основной центробежновихревой насос (ВНН), газосепаратор серии ГН и МФОН, прошла стендовые испытания, в ходе которых была доказана ее способность работать в условиях газосодержания до 90%. Дальнейшие испытания в скважине с содержанием газа на приеме насоса 97% также завершились с положительным результатом. Кроме того, оборудование было успешно использовано для поверхностной перекачки газожидкостной смеси (ГЖС) с содержанием газа до 85%.

---