Материал: Расчёты в добыче нефти.-1

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

совместно. Зная глубину спуска, искривленность скважины и со­ стояние эксплуатационной колонны, выбирают допустимый зазор между агрегатом и колонной. От зазора зависят основные размеры насоса и двигателя, связанные с мощностью погружного агрегата. Для сохранности кабеля и устранения опасности прихвата агрегата в эксплуатационной колонне диаметральный зазор для скважин с диаметром колонн до 219 мм принимают равным 5— 10 мм.

Наибольший основной размер погружного агрегата равен разности между внутренним диаметром эксплуатационной ко­ лонны и допустимым зазором.

Основной диаметр агрегата с учетом плоского кабеля (рис. VI 1.4)

T * - + - £ - + A. + S, (V II.5)

где D3PK— наружный диаметр электродвигателя; DH— наружный диаметр насоса; hK— толщина плоского кабеля; S — толщина металлического пояса, крепящего кабель к агрегату. В нашей задаче Л эд = 123 мм, D H= 136 мм, hK = 13,1 мм, 5 = 1,0 мм.

Следовательно, по формуле (VI 1.5)

Опт = - х - + + 13.1 + 1,0 = 143,6 мм.

Основной размер агрегата с учетом насосных труб и круглого кабеля (см. рис. V II.4).

А

=

Е™. + *2. л. а

(V II.6)

где dM— диаметр муфты 48-мм насосной

трубы, равный 56 мм;

dK =

32,1

мм — диаметр

круглого кабеля

КрБК.Зх25. С учетом

этих

величин имеем по формуле (VI 1.6)

 

Лих =

+

32,1 = 121,6 мм.

 

Если АП1ах > Dmax, что может иметь место при большом диа­ метре насосных труб, то выше агрегата следует установить 100— 150 м насосных труб меньшего диаметра, при котором Лтах ■< ^ ^тах-

Выбор автотрансформатора

Автотрансформатор служит для повышения напряжения и компенсации падения напряжения в кабеле от станции управления до электродвигателя.

Для выбора автотрансформатора и определения величины напряжения во вторичной его обмотке необходимо найти падение напряжения At/ в кабеле, В

ДU — 1/3 (r0 cos ср -{- x0 sinср) ICL,

(V II.7)

ИЗ

где r0 — активное удельное сопротивление кабеля, Ом/км; х0 — индуктивное удельное сопротивление кабеля, Ом/км (для кабелей К РБК ЗХ 25 приближенно лг0 = 0,1 Ом/км); cos ср — коэффициент мощности установки, sin ф — коэффициент реактивной мощности;

/с = 70 А — рабочий ток

статора

(см.

табл.

V II. 1); L = 700 +

+ 10 =

710 м или

0,71

км — длина

кабеля

(от скважины до

станции управления длина кабеля принята равной 10 м).

Активное удельное сопротивление кабеля определяется по

формуле

 

 

 

 

 

 

r0 =

р, -i- 103 = 0,019

103 = 0,76

Ом.

 

Величина cos ф для электродвигателя ПЭД-35-123 равна 0,82

(см. табл. V II. 1), ф = 35°,

a sin ф

=

0,574.

 

Находим потери

напряжения

в

кабеле по формуле (V II.7)

AU = / 3 (0 ,7 6 -0,82 +

ОД -0,574) 70- 0,71 =

59 В.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно

сумме

напряжения

электродвигателя 465 В (см. табл. V II. 1) и

потерь

напряжения

в кабеле.

 

 

 

 

По напряжению на вторичной обмотке выбираем автотрансфор­ матор и определяем положение клемм (перемычек) с учетом напря­ жения в сети, подводимого к первичной обмотке. В том случае, когда напряжение сети отличается от номинального (380 В), действительное напряжение на зажимах вторичной обмотки авто­ трансформатора определяется по формуле

(VI 1.8)

где £/сет— действительное напряжение сети по вольтметру, В; UH0U— номинальное напряжение в сети, В; U2 — напряжение во вторичной обмотке автотрансформатора для данной отпайки, В.

Для электродвигателя ПЭД-35-123 с напряжением 465 В тре­ буется напряжение во вторичйой обмотке автотрансформатора с учетом потери в кабеле (465 + 59) = 524 В. Этому требованию удовлетворяют автотрансформаторы АТС-30/0,5 с пределами регу­ лирования напряжения во вторичной обмотке от 510 до 682 В (см. прил. 20 [18]).

Определение удельного расхода электроэнергии, приходящейся на 1 т добытой жидкости

Характерным энергетическим показателем работы электронасосной установки служит расход электроэнергии на 1 т добытой жидкости. Он определяется по формуле

Э = 2,73 - Я - 10 3/т|об, кВт-

ч/т,

 

(V II.9)

где Н — высота подачи жидкости,

Н = 650

м; т}об — общий

к. п. д. установки, равный

т]тр-ri,,

Г1дв г|к г|ав

(г|тр — к. п. д.

144

труб; rjH— к. п. д. насоса; т]дп — к. п. д. двигателя при неполной его загрузке; riK— к. п. д. кабеля, который в зависимости от сечения, длины, силы тока и температуры изменяется от 0,7 до 0,95; iian — к. п. д. автотрансформатора). Принимаем г)тр = 0,96; “Пн = 0,5; т]дв = 0,73; TIK = 0,83; г|ав = 0,96. Тогда

г)об = 0,96 •0,5 •0,73 •0,83 •0,96 = 0,28.

Удельный расход электроэнергии по формуле (V II.9) составит

Э = 2 ,73 -650 -10-3/0,28 = 6,36 кВт-ч/т.

Для сравнительной оценки удельного расхода электроэнергии, чтобы исключить влияние высоты подъема, иногда определяют расход электроэнергии на подъем 1 т жидкости на 1 м. В данном случае он составляет

Э' = 2,73/г]об = 2,73/0,28 = 9,75 Вт. ч/т. м.

Вследствие низкого общего к. п. д. установки удельный расход электроэнергии на 1 т жидкости, поднятой ЭЦН, обычно выше, чем штанговыми насосами.

2. УСТАНОВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ СПУСКА В СКВАЖИНУ ЭЦН

Практика показывает, что в некоторых случах центробежные электронасосы спускают в скважину на необоснованно большую глубину. Наивыгоднейшая глубина спуска насоса должна соот­ ветствовать зоне оптимального содержания газа в жидкости при увеличенных ее отборах из скважин

Для расчета глубины спуска насоса можно воспользоваться следующей упрощенной формулой:

Я сп = я л„„+ Рпрр- р" т

,

(VII.10)

где # сп — глубина спуска

насоса, м;

Я ДИ1, — динамический уро­

вень жидкости в скважине,

м; рпр — давление на приеме насоса,

Па; рпр определяется с учетом обводненности и газонасыщенности нефти по специальному графику (рис. V II.5); рзат — затрубное давление, Па; рн — средняя плотность нефти, кг/м3.

Задача 75. Скважина Туймазинского месторождения оборудо­

вана ЭЦН, спущенным на глубину

Нсп — 1500 м. Динамический

уровень Я дин = 200 м;

затрубное

давление рзат =

1 МПа; газо-

насыщенность <р =

10%; обводненность

нефти п =

20% ; средняя

плотность нефти рн = 848

кг/м3.

 

 

 

1 П а н т е л е е в

Г.

В .,

Р о с т а

3.

А. Установление оптимальной

глубины спуска в скважины центробежных

насосов. — «Нефтепромысловое

дело», 1974, № 3, с. 21— 23.

 

 

 

 

 

145

Определить оптимальную глубину спуска насоса.

 

10 и п =

Пользуясь графиком (см. рис. V II.5), найдем (для ср =

= 20%) давление на приеме насоса р пр = 4,7

МПа.

 

 

 

 

Оптимальную

 

глубину

спуска насоса определим

по

формуле (VII. 10)

 

 

 

Я,.г. =

200

(4,7 — 1) 10° _

 

848-9,81

—

 

 

 

= 644

м.

 

 

 

 

Расчет показал, что фак­ тическая глубина спуска на­ соса (1500 м) значительно за­ вышена. В скважину спу­ щено 856 м лишних насосно­ компрессорных труб и токо­ проводящего кабеля.

0 РАСЧЕТ ВИНТОВОГО НАСОСА

 

 

 

 

 

 

 

Задача

76.

Подобрать

0

 

 

 

 

 

а

винтовой

насос

конструкции

 

 

 

 

 

ОКБ

БН

для

добычи нефти

Рис. V II.5. График для определения

да­

из

скважины. Насос

приво­

вления на приеме ЭЦН в

зависимости

от

дится

в

действие

от

по­

газонасьпценности жидкости ф.

 

3 — 20,

гружного

 

электродвигателя

Обводненность n,

%: 1 — 0;

2 — 10,

ПЭД-10-103

 

 

мощ ностью

4 — 30,

5 — 40,

6 — 50,

7 — 60,

8 — 70,

п =

9 — 80,

10 — 90

 

 

 

 

 

10

кВт

с

3000

об/мин

 

 

 

 

 

 

 

и спускается

в

скважину на

62-мм

насосно-компрессорных

трубах.

Дебит

 

скважины

Q =

= 40 т3/сут; расчетное давление

р =

6

МПа.

Относительная

плотность добываемой

жидкости

рж =

0,9.

 

hCT = 500

 

 

Статический уровень

жидкости

в скважине

м;

пре­

вышение уровня жидкости в трапе над устьем скважины hr =

Зм;

давление в трапе hc =

11 м ст. жидкости; коэффициент продуктив­

ности скважины К = 50 м3/сут-МПа.

Депрессия при установившемся дебите и при линейной фильтра­ ции жидкости определяется по формуле

Д/г = Q/K9ug, м вод.

ст.

(V II.11)

где ри— плотность воды,

равная 1000

кг/м3.

По формуле (VII. 11)

получим

 

Д/i = 4 0 -106/50-1000-9,81 = 81,6 м

вод. ст.

Потребный напор (в м вод. ст.) для получения заданного дебита определим как сумму

^скв =

+ ^тр + (^ст + К -f- /гс) рж -f- /7ЩТ,

(VII. 12)

146

где величина /iTp близка к нулю (см. рис. V II .1);

ршт— перепад

давления в штуцере.

 

Следовательно, по формуле (VII. 12) имеем

 

Неки = 81,6 —|—(500 4~ 3 + И) 0,9 -j- ршт= 543,6

ршт.

По характеристике насоса дебиту Q = 40 м3/сут соответствует напор Н = 600 м вод. ст.

Принимая схему установки без перепуска жидкости, но с уста­ новкой дополнительного сопротивления (штуцера), имеем перепад

давления в штуцере ршг =

600 — 543,6 =

54,4 м вод. ст.

С изменением рабочей характеристики винтового насоса

Q — Н

необходимо менять

величину ршт,

сохраняя неизменным

дебит

Q = 40 м3/сут.

 

 

•ft VIII. МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН

1. РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

Задача 77. Гидравлический разрыв пласта (ГРП) осуществля­

ется в

скважине со

следующей характеристикой:

глубина

Н =

= 2000

м; диаметр

эксплуатационной колонны

D = 16,8

см;

трубы из стали группы прочности Д; эффективная мощность пласта h = Юм; интервал перфорации эксплуатационной колонны 1980— 1990 м; на 1 м эффективной мощности пласта прострелено 10 отвер­ стий; коэффициент продуктивности скважины /<" = 1,15 т/сут-МПа; пластовое давление ргл = 15 МПа; забойное давление р3 = 12 МПа; вода и песок в продукции скважины отсутствуют; способ эксплу­ атации — глубиннонасосный; нефтяной пласт сложен мелкозер­ нистым, хорошо сцементированным песчаником, имеет пористость

0,15—0,28;

проницаемость /г = 50-10-15 м2; нефтенасыщенность

5 Н= 70% .

Режим пласта упруговодонапорный.

Определение расчетных показателей процесса ГРП

'.•дч^^Основными расчетными показателями процесса ГРП являются давление разрыва пласта^ расход рабочих жидкостей и песка, радиус трещин, проницаемость трещин призабойной зоны и всей дренажной системы,(дебит скважины после гидроразрыва^тип и число насосных агрегатов,} ожидаемая эффективность гидрораз­ рыва.

Для выяснения приемистости скважины и ожидаемого давления разрыва скважина была предварительно испытана. По данным испытания построена зависимость приемистости скважины от давления на забое (рис. V III. 1). Эта кривая позволяет определить давление разрыва пласта. Как видно из графика, при давлении

разрыва

р, п =

35

МПа

приемистость

скважины

составила

1300 м3/сут.

 

 

 

 

 

 

 

При средней

плотности вышележащих

пород рп =

2500 кг/м3

вертикальное

горное

давление

составит

рв г = pgH = 2500 х

X 9,81-2000 =

49,1 •106 Па.

 

 

 

 

Если давление расслоения пород Ор =

1,5 МПа, то давление

разрыва

пласта

будет

 

 

 

 

Рз. р =

Рв. г —

Рпл +

аР=

49,1 —

15 1,5 = 35,6 МПа.

148

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/82870