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