Материал: Расчёты в добыче нефти.-1

При номинальной скорости газового потока в подъемных тру­ бах 10 м/с, которая обеспечивает вынос воды, конденсата и меха­ нических примесей, диаметр фонтанных труб находят по формуле

(V.23)

где Q — дебит скважины, тыс. м3/сут (в нормальных условиях); Т — пластовая температура, К; р3 — забойное давление, Па; z — коэффициент сжимаемости газа, принимаем z = 1.

Подставляя значения величин в формулу (V.23), находим внутренний диаметр фонтанных труб

Принимаем по ГОСТ 3845—75 трубы с условным диаметром 73 мм. В случае, если вследствие изменения условий притока газа к сква­ жине эти трубы не обеспечат получение заданного дебита, а также в целях уменьшения гидравлических потерь на трение, можно применить одновременную эксплуатацию скважины по фонтанным трубам и затрубному пространству.

Задача 48. Определить [максимально возможный дебит газо­ вой скважины (пропускную способность) при отборе газа через фонтанные трубы и через обсадную колонну.

Исходные данные: внутренний диаметр фонтанных труб d =

— 62 мм (площадь сечения / = 0,00302 м2); диаметр обсадной колонны D = 127 мм (площадь сечения F = 0,0128 м2); глубина скважины Н = 1000 м; забойное давление р3 = 10 МПа; темпе­ ратура газа на устье Т = 300 К.

Максимальный дебит может быть при критической скорости газа в трубах на устье при давлении 0,1 МПа. Критическая ско­ рость газа определяется по формуле

Максимальный суточный дебит газа при отборе его через фонтанные трубы равен

<2Ф= wKpf86400 = 86400 -415 -0,00302= 108300 м8/сут.

9 3

VI. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ

О ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДАЧИ И ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ШТАНГОВОГО НАСОСА

соса, м; S6 — длина хода головки балансира (сальникового штока), м; п — число качаний (двойных ходов) в минуту; р — относитель­ ная плотность жидкости; т] — коэффициент подачи насосной уста­ новки.

Формула (VIЛ) связывает пять переменных параметров, из которых можно определить любой при известных четырех других.

Для ускорения и облегчения расчетов по определению подачи штанговых насосов можно пользоваться специальной таблицей (см. прил. 5) или номограммой Иванова (рис. VI. 1), перестроен­ ной для стандартных диаметров насосов и длин хода сальникового штока в соответствии с ГОСТ 5866—76 на станки-качалки. На практике чаще всего приходится определять Q, D и rj, при этом произведение длины хода сальникового штока 5 на число качаний в минуту п принимают таким, чтобы оно не выходило из пределов, указанных в технических характеристиках станков-качалок. Сле­ дует ориентироваться на S max, при котором Sri изменяется от 22,5

Определим по номограмме (см. рис. VI. 1) фактическую подачу насоса <2Ф при следующих условиях: D = 68 мм, 5 = 1,8 м, п = 15, г| = 0,75 и р = 900 кг/м3. Для этого на левой ветви оси абсцисс найдем точку, соответствующую заданному значению п, затем проведем вертикаль вверх до значения S, а из полученной точки проведем горизонталь вправо до пересечения с лучом D, после чего опустим вертикаль до луча ц в четвертом квадранте и, наконец, проведем горизонталь влево до оси ординат, где и най­ дем фактическую подачу @ф = 105 м3/сут или 95 т/сут.

Для определения диаметра плунжера D (при известных п, S, QT и т]) берем точку фактической подачи в нижней части оси орди­ нат и точку числа качаний п в левой половине оси абсцисс и про­ ектируем их — первую вправо до пересечения с линией заданного

95

увеличить 5 и только при отсутствии такой возможности увели­ чить п.

При известных п, S, D и Q по номограмме можно определить коэффициент подачи насосной установки т).

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОДАЧИ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Определение коэффициента подачи насоса, учитывающего упру­ гие удлинения насосных труб и штанг, требует длительных расче­ тов. Для облегчения и ускорения расчетов можно пользоваться номограммами1 (рис. V I.2, V I.3), построенными с использованием следующих формул.

Рис. V I.2. Номограмма для определения коэффициента подачи насоса тц

1. Коэффициента подачи, учитывающего упругие удлинения

1 З у б к о в Н. В. Номограмма для определения коэффициента наполне­ ния глубинного насоса. — «Нефть и газ», 1969, № 7, с. 34— 37.

2. Коэффициента подачи, учитывающего выигрыш хода за счет инерционных сил,

Вномограмме на рис. V I.3 нанесены значения п и L для опре­ деления iia-

Вслучае применения ступенчатой колонны штанг необходимо

где /?т — давление жидкости в насосных трубах над плунжером, Па; р u — давление всасывания насоса, Па; F — площадь сечения

плунжера насоса, м2; S< J TP — сумма сил гидравлического трения в трубах и трения плунжера в цилиндре насоса, Н; /гд — глубина до динамического уровня, м; рж — плотность жидкости, кг/м3.

Задана 51. Определить % и т]2 и общий коэффициент подачи насосной установки ц, работающей в следующих условиях: глу­ бина спуска насоса L = 1500 м; глубина скважины Н = 1600 м;

98

диаметр насоса Dn = 32 мм; диаметр насосных штанг dm = 19 мм; внутренний диаметр насосных труб dT = 50,3 мм; забойное давле­ ние р3 = 3 МПа; плотность жидкости рж = 850 кг/м3; процентное содержание воды пъ = 25%; длина хода головки балансира S 6 =

=1,8 м; число ходов в минуту п = 10.

Выполним сначала предварительные вычисления. Плотность жидкости

рж = 8 5 0 -0 ,7 5 + 1000-0,25 = 887 кг/м3.

Расстояние до динамического уровня

определения величины % проводим из точки а вертикаль до пере­ сечения с линией диаметра насосных труб (точка Ь), затем гори­

проведенная из точки е вниз, определит точку k , которая соответ­

Зная п и L, по номограмме (см. рис. V I.3) находим г)2 = 0,05. Общий коэффициент подачи

т) ■= “Hi + Лз = 0,82 + 0,05 = 0,87.

Упругие удлинения насосных труб и штанг Яуд = s6(l - 1 1, ) = 1,8(1 - 0 ,8 2 ) = 0,324 м.

Увеличение длины хода плунжера за счет инерционных сил

= 5 бт]а = 1,8-0,05 = 0,09.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ НАСОСА ПОД ДИНАМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Задача 52. Рассчитать минимальное погружение насоса под динамический уровень без учета влияния газа при следующих условиях работы: диаметр плунжера насоса D = 56 мм; клапаны одинарные, нормального исполнения, открытого типа; диаметр отверстия в седле всасывающего клапана d0 = 26 мм; длина хода сальникового штока 5 = 1,8 м; число качаний в минуту п = 10; кинематическая вязкость нефти v = 1СГб ма/с; упругость паров

откачиваемой нефти ру = 35 кПа; плотность нефти р = 860 кг/м3; атмосферное давление рат = 0,1 МПа.

Минимальное погружение насоса под динамический уровень

где F — площадь сечения плунжера, м2; fQ— площадь сечения отверстия в седле всасывающего клапана, м2; р — коэффициент расхода, характеризующий пропускную способность клапана и являющийся функцией числа Рейнольдса; значение р находят по графику (рис. V I.4).

Рис. V I.4. График для определения коэффициента рас­ хода для различных клапанов штанговых насосов

где v — максимальная скорость жидкости в седле клапана, м/с:

По формуле (V I.7) получим

Re = 0,026 - 4,37/10-5 = 11 350.

По кривой р = / (Re) (см. рис. V I.4) для одинарных клапанов нормального исполнения открытого типа находим р = 0,27. Следовательно, по формуле (V I.6)

Таким образом, при погружении насоса более чем на 6,62 м будет обеспечено условие, необходимое для поступления жидкости в цилиндр насоса.

100