отдать тому, который дает более высокий к. п. д., учитывая при этом также прочность труб и возможность размещения их в сква
жине. |
Из рис. V II .1 |
видно, |
что при к. п. д. насосных труб riTp = |
|||||||||
— 0,94 |
(пунктирная |
линия) |
пропускная способность |
48-мм |
труб |
|||||||
|
|
|
|
|
|
V/тр |
примерно равна 150м3/сут. |
|||||
|
|
|
|
|
|
Следовательно, можно при |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
нять |
трубы с d = |
48 |
мм. |
||
|
|
|
|
|
|
|
Определение необходимого |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
напора ЭЦН |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Необходимый |
напор |
||||
|
|
|
|
|
|
|
определяется |
из уравне |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ния |
условной |
характери |
|||
|
|
|
|
|
|
|
стики |
скважины |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Нс = Яст -j- ДЯ |
Ят,, -f- |
||||
Рис. V II. 1. Кривые потерь напора в насосных |
+ hr -f- Яс, |
|
(V II.1) |
|||||||||
трубах |
|
|
|
|
|
|
где Яст = |
500 м — статиче |
||||
|
|
|
|
|
|
|
ский уровень; ДЯ = |
Q /K= |
||||
= 120/80 |
X 10~6 = 1,5 МПаили 150 м — депрессия при показателе |
|||||||||||
степени уравнения притока, |
равном единице; Ятр — потери напора |
|||||||||||
за счет |
трения и местных сопротивлений при движении жидкости |
|||||||||||
в трубах |
от |
насоса |
до |
сепаратора; Яг = 2,5 м — разность |
гео |
|||||||
дезических |
отметок |
устья |
скважины |
и сепаратора; |
Яс — избы |
|||||||
точный напор в сепараторе, |
Яс = 0,1 МПа или 10 м ст. жидкости. |
|||||||||||
Ятр= |
1,08-10~7Я(Lj ^ l)Q2 |
, |
|
|
|
|
(V II.2) |
|||||
где L — глубина спуска насоса, м; L = Яд -f- Я. |
Здесь Яд — рас |
|||||||||||
стояние |
от |
устья до динамического |
уровня, |
Яд = |
Яст + |
ДЯ = |
||||||
= 500 + |
150 = 650 |
м; |
Я — глубина |
погружения |
насоса |
под |
||||||
динамический уровень, которая зависит от количества свободного газа на этой глубине и определяется приближенно расчетными способами различного рода. В данной задаче ориентировочно принимаем Я = 50 м. Следовательно, L = 650 + 50 = 700 м.
Коэффициент гидравлического сопротивления X при движении в трубах однофазной жидкости определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной гладкости труб ks\
Re •= vcpd/v = 14,7 •10~°Q/dv,
где d — внутренний диаметр 48-мм труб, d = 0,0403 м.
Re = 14,7 Ю-*3- 120/0,0403-2-10"° = 21 900..
Относительная гладкость труб
k, = d/2Д.
13S
Здесь d — Диаметр труб, мм; А — шероховатость стенок труб, мм (для труб, не загрязненных отложениями солей и парафина, ориен тировочно принимаем А = 0,1 мм).
Тогда имеем:
ks = 40,3/2-0,1 = |
202. |
|
По |
полученным |
значениям Re и ks находим из графика |
(рис. |
V II.2) %= 0,03. |
|
Л
Рис. V II.2. График для определения коэффициента гидравлического сопро тивления в зависимости от числа Рейнольдса и относительной гладкости труб
Определим потери напора на трение и местные сопротивления по формуле (V II.2)
/гтр = 1,08-10-7 •0,03 (7°° о~о4оз,Г’2°2 ^ 318' 1 °3 Па
или 31,8 м вод. ст.
Необходимый напор насоса в заданных условиях по формуле (VII. 1) будет
Нс = 500 - f 150 Н- 31,8 + 2,5 + 10 = 694,3 м ст. жидкости.
Подбор насоса
Существующий нормальный ряд ЭЦН предусматривает в зави симости от диаметра эксплуатационной колонны и дебитов сква жин 15 насосов разных типов, а с учетом возможных напоров — 105 типоразмеров.
139
Насос для скважин подбирается в соответствии с характеристи кой скважины, ее дебитом, необходимым напором и диаметром эксплуатационной колонны на основании характеристики ЭЦН (см. прил. 13).
Для получения дебита Q = 120 м3/сут и напора 694,3 м ст. жидкости наиболее подходит насос 1ЭЦН6-100-900 с числом ступе ней z = 125.
Согласно кривым рабочей характеристики этот насос (рис. VI 1.3) при т]и = 0,5 и в пределах устойчивой зоны его работы может
развивать подачу |
Q = 110 — 140 м3/сут и |
напор соответственно |
||||||||
//,, = |
800 — 600 м ст. жидкости. При получении заданного дебита |
|||||||||
|
|
|
|
Q = |
120 м3/сут насос будет |
|||||
ri„,% |
Н „ , м ст жидкости |
N ,x B m |
создавать |
напор |
Нп = |
|||||
— 740 |
м |
ст. жидкости. |
||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Характеристику насоса |
||||||
|
|
|
|
можно |
приблизить к ус |
|||||
|
|
|
|
ловной |
|
характеристике |
||||
|
|
|
|
скважины путем уменьше |
||||||
|
|
|
|
ния подачи насоса |
при по |
|||||
|
|
|
|
мощи штуцера или за |
||||||
|
|
|
|
движки, |
установленных |
|||||
|
|
|
|
на |
выкидной |
линии, и за |
||||
|
|
|
|
счет уменьшения |
числа |
|||||
Рис. V II.3. Рабочая |
характеристика |
насоса ступеней |
насоса. |
|
||||||
4ЭЦН6-100-900 |
|
|
При |
|
первом |
способе |
||||
|
|
|
|
дебит |
и |
напор |
изменя |
|||
ются |
по кривой |
рабочей характеристики насоса |
Q = |
f (//„). При |
||||||
этом |
уменьшается |
т)н. Поэтому |
выгоднее |
применять |
второй спо |
|||||
соб, при котором г|н практически не изменяется.
Число ступеней, которое надо снять с насоса для получения
необходимого напора, |
равно |
|
||
|
О |
|
- ■ № * * - * • |
|
Следовательно, насос |
1ЭЦН6-100-900 должен иметь |
125 — |
||
— 7 = |
118 ступеней. |
Вместо снятых ступеней внутри |
корпуса |
|
насоса |
устанавливаются |
проставки. |
|
|
Выбор кабеля
Характеристика применяемых для ЭЦН круглых и плоских кабелей приведена в прил. [12 18]. Выбираем трехжильный круглый кабель К рБК Зх 25 с площадью сечения 25 мм2 и диаметром 32,1 мм. На длине насоса и протектора (около 7 м) берем трехжильный плоский кабель Кр5ПЗх 16 с площадью сечения 16 мм2 и толщиной 13,1 мм. От сечения и длины кабеля зависят потери электроэнергии в нем и к. п. д. установки.
140
Потери электроэнергии в кабеле К рБК Зх25 длиной 100 м определяются по формуле
ДРК= 3-10-3/2Я, |
|
|
|
|
|
|
(VI 1.3) |
||||||||
где |
/ — сила |
тока |
в |
статоре электродвигателя |
ПЭД-35-123, |
/ = |
|||||||||
= 70 A; |
R — сопротивление в кабеле, Ом. |
|
|
|
|
||||||||||
Сопротивление в кабеле длиной 100 м можно определить по |
|||||||||||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t f = 1 0 0 p ,- i - , |
|
|
|
|
|
|
|
(VI 1.4) |
|||||||
где |
р, — удельное |
сопротивление |
кабеля при |
температуре |
Тк, |
||||||||||
Ом-мм2/м, q — площадь сечения жилы кабеля, |
q = |
25 мм2. |
|
||||||||||||
Удельное |
сопротивление |
кабеля при |
Т к = |
313 К |
|
|
|||||||||
р< = |
р [1 + |
а (Тк - |
Г 2вз)1 = |
0,0175 [1 + |
0,004 (313 - |
293)1 = |
|
||||||||
|
= 0,019 Ом-мм2/м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где |
р = |
0,0175 |
Ом-мм2/м— удельное сопротивление меди |
при |
|||||||||||
Т = |
293 |
|
К; а |
= 0,004 — температурный |
коэффициент для |
меди. |
|||||||||
Следовательно, |
сопротивление |
R по формуле (VI 1.4) |
|
|
|||||||||||
R = |
100 0,019 - ^ - = 0,076 |
Ом. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Потери электроэнергии в кабеле по формуле (VI 1.3) составляют |
|||||||||||||||
|
Д Р К = |
3 -702-0,076 -10_3 = |
1,12 |
кВт. |
|
|
|
|
|
||||||
Общая |
длина |
кабеля |
равна |
сумме |
глубины спуска |
насоса |
|||||||||
L = |
700 |
|
м и |
расстояния |
от скважины до станции |
управления |
|||||||||
(10 |
м). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примем с запасом на увеличение погружения насоса длину |
|||||||||||||||
кабеля 800 м. В этом кабеле с площадью |
сечения 25 мм2 |
потери |
|||||||||||||
мощности составят 1 ,1 2 - ^ - = 8,95 кВт.
Плоский кабель длиной 6,5 м для уменьшения основного диа метра агрегата берем на один размер меньше круглого, т. е. с пло щадью сечения 16 мм2.
Выбор двигателя
Мощность двигателя, необходимую для работы насоса, опре делим по формуле
N |
р |
<ЭржЯ„ |
120-1000-740 |
= 20,1 кВт, |
|
86 400-102%“ |
86 400-102-0,5 |
|
где г|н = 0,5 — к. п. д. насоса (по его рабочей характеристике). При потере 8,95 кВт мощности в круглом кабеле потребная
мощность двигателя составит
Ап = 20,1 + 8,95 = 29,05 кВт.
141
Т а б л и ц а VII. 1
|
|
|
Техническая |
характеристика электродвигателей |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Электродвигатель |
|
|
|
|
Показатели |
|
пэдю -юз |
ПЭД17-119 |
ПЭД35-123 |
ПЭД46-123 |
|
|
|
|
|
|
||||
Мощность, |
кВт |
|
10 |
17 |
35 |
46 |
||
Напряжение, В |
|
350 |
400 |
465 |
600 |
|||
Сила тока, |
А |
|
33 |
43 |
70 |
70 |
||
Частота вращения |
вала, |
3000 |
3000 |
3000 |
3000 |
|||
|
об/мин |
|
|
5,0 |
4,5 |
4,5 |
6.0 |
|
Скольжение, % |
|
|||||||
1 пуск//ном |
|
|
5,75 |
6,45 |
7,15 |
5,7 |
||
/И |
пуск |
|
|
2,6 |
2,6 |
2,8 |
2,8 |
|
|
/44 IIOM |
|
3,45 |
3,55 |
3,45 |
3,25 |
||
/14 шах/44ном |
|
|||||||
К. П. Д., % |
|
|
72 |
73,5 |
76,0 |
76,0 |
||
COS Ф |
|
|
|
0,72 |
0,78 |
0,82 |
0,84 |
|
Наружный диаметр элек- |
103 |
119 |
123 |
123 |
||||
|
тродвигателя, мм |
|
4276 |
4911 |
5549 |
6833 |
||
Длина, мм |
|
|
||||||
Наружный |
диаметр |
про- |
92 |
ПО |
ПО |
ПО |
||
|
тектора, |
мм |
|
1560 |
1152 |
1152 |
1152 |
|
Длина протектора, |
мм |
|||||||
Общая длина электродви- |
5836 |
6063 |
6701 |
7985 |
||||
|
гателя и протектора, мм |
343 |
348 |
343 |
363 |
|||
Температура рабочей сре- |
||||||||
|
ды, |
К |
|
|
|
|
|
|
Техническая характеристика широко применяемых электродви гателей и протекторов для ЭЦН приведена в табл. V II. 1 и прил. 14.
Принимаем электродвигатель ПЭД-35-123 мощностью 35 кВт, диаметром 123 мм и длиной 5549 мм протектор диаметром 110 мм, и длиной 1152 мм.
Рис. VI 1.4. Схема расположения в скважине погружного агрегата, на сосных труб и кабеля
Определение основного диаметра агрегата
Наружный диаметр двигателя, насоса и подъемных труб выби рают с учетом размещения их вме сте с кабелем в эксплуатационной колонне данного диаметра. При этом имеют в виду, что погружной агрегат и ближайшие к агрегату трубы составляют жесткую си стему и расположение их в сква жине должно рассматриваться
142