Материал: Расчёты в добыче нефти.-1

Задача 53. Определить с учетом влияния газа и упругих удли­ нений насосных штанг рациональную глубину погружения насоса под динамический уровень, при которой насосная установка будет работать с наиболее высоким коэффициентом подачи.

Исходные данные: глубина скважины Н = 1500 м; внутренний диаметр эксплуатационной колонны D = 150 мм (F = 177 сма); диаметр плунжера насоса DnJI = 28 мм; наружный диаметр встав­

Vcu = G•20/100 = 200-20/100 = 40 м3/м3.

Для полного устранения влияния свободного газа на наполне­ ние насоса (когдат]гс = 1) необходимо весь газ перевести в рас­ творенное состояние. Для этого потребуется давление

рр = G/a = 200/7 10“®= 28,6- 10е Па,

или погружение насоса под динамический уровень на

h = pp/p g = 28,6-106/850 - 9,81 = 3 4 3 0 м.

Учитывая, что при ограниченной глубине скважины такое погружение насоса под динамический уровень невозможно и во всех случаях неэкономично, для определения рациональной глубины погружения насоса с учетом совместного проявления влияния газа и упругих удлинений штанг найдем общий коэф­ фициент подачи насосной установки по формуле1

1 З у б к о в Н. В. О рациональной глубине погружения насоса под ди­ намический уровень. — «Нефтяное хозяйство», 1963, № 4, с. 46— 48.

101

т]г>с — коэффициент подачи, зависящий от свободного газа; riyA — коэффициент подачи, зависящий от удлинения колонны насосных штанг; FnJl = 6,15 см2 — площадь сечения плунжера (см. прил. 3); /ш— площадь сечения штанг, см2; р — давление на приеме на­ соса, МПа. Остальные обозначения даны в условии задачи.

Для двухступенчатой колонны средневзвешенный диаметр штанг

dcp = 2,2-28 - f 1,9-72/100= 1,98 см;

/=ш= 0,785-1,982 = 3,08 см2.

Определим значения коэффициентов k и

А: = 6,15-890/2,1 1010- 1,8-3,08 = 4,71 •10~8 м2/кг;

£ = 1 — 4,71 10'8-890-850 = 0,964;

Задавшись глубиной погружения насоса под динамический

Выполним аналогичные расчеты для следующих давлений на приеме насоса: 8; 7; 6; 5; 4; 3; 2 и 1 МПа. Полученные результаты сведем в табл. VI. 1.

Из табл. VI. 1 видно, что с уменьшением р коэффициент т]г>с уменьшается, тогда как т)уд увеличивается. При р — 9 МПа общий коэффициент подачи т]' = 0,866, а при р — 3 МПа к\' = 0,844. Разница между ними составляет всего 0,022 (2,6% ). Поэтому нет смысла спускать насос на большую глубину под уровень жидкости,

102

а рационально опустить его на глубину, где давление равно 3 МПа, что обеспечивает нормальную работу насоса. Тогда общая глу­ бина спуска насоса определится по формуле

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ПРИЕМЕ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ

Задача 54. Непосредственный замер давления на приеме штанговых глубинных насосов связан с большими трудностями (необходимостью спуска под насос глубинного манометра или замера динамического уровня по затрубному пространству). Эту задачу можно решить, используя динамограмму работы насоса1.

В верхней точке действует нагрузка от веса столба жидкости в на­ сосных трубах и веса насосных штанг в жидкости, а в нижней точке действует только вес погруженных в жидкость насосных штанг.

Давление на приеме глубинного насоса

(VI.9)

где Нсп — глубина спуска насоса, м; Р ш— вес колонны насосных штанг в воздухе, Н; Р'т — то же в жидкости, Н; Р в. м. т — нагрузка, действующая на головку балансира в верхней мертвой точке, Н; FuJl — площадь сечения плунжера насоса, м2.

Для определения давления на приеме насоса примем следу­

IV — вес насосных штанг в воздухе Р ш. По оси абсцисс квадранта I показан вес насосных штанг в жидкости Р'ш и по оси абсцисс ква­ дрантов II и III — давление, создаваемое насосом рп, и давление на приеме насоса р1ф.

Для решения этой задачи надо провести вертикальную пря­ мую из точки а (р'ш = 21,9 кН) до точки б квадранта I (Р в.м. т = = 29 кН). Затем из этой точки провести влево горизонталь до пересечения с линией D H= 56 мм в квадранте II (точка в). Из этой точки опустить перпендикуляр до пересечения с осью давле-

1 Т и щ е н к о И. Т., И ш е м г у ж и н С. Б. Экспресс-метод опреде­ ления давления на приеме штанговых глубинных насосов. — ^Нефтепромысловое дело», 1971 л № 1, с. 18—21.

юз

ний р н и определить создаваемое насосом давление р н (точка г), равное 3 МПа. Далее, из точки а провести вертикаль до пересе­ чения с линией Р ш = 24,6 кН в квадранте IV (точка д). Из нее провести горизонталь влево до пересечения с линией Нсп = 900 м в квадранте III (точка ё). Из этой точки восставить перпендику­ ляр к оси абсцисс, где и определится в точке ж давление на приеме глубинного насоса рпр = 7,8 МПа.

Рис. V I.5. Номограмма для определения давления на приеме штанговых глу­ бинных насосов

Следовательно, глубинный насос в данном случае имеет очень

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ХОДА И ДИАМЕТРА ПЛУНЖЕРА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ МАКСИМАЛЬНУЮ ПОДАЧУ НАСОСА

Задача 55. Определить длину хода плунжера по статической (элементарной) и динамической теории (по формулам И. А. Пар­ ного и Л. С. Лейбензона) и сравнить полученные результаты.

104

105