Материал: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву

Скачать

Заказать новую работу

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


ДРкл = 4ахРжд/(2£кл). (9Л8)

где ржд — плотность дегазированной жидкости.

Ржд = Рнд(1 - Рв) + РвРв = 820 (1 - 0.2) + 1100-0,2 = 876 кг/м*; (9.19) ДРклвс =(2,41)2-876/(2-0,42) = 1,6-10*Па« 0,02 МПа;

ДРклн = (2,29)2-876/(2-0,42) = 1,44-10* Па « 0,01 МПа.





Рис. 9.3. Зависимость коэффициента расхода клапана £Кл от числа Рейнольдса:

/ — с одним шариком и с окнами: V — dKJ1 = 14 мм; V — ^кл = 25 мм; — dKji = » 30 мм; 2 — с одним шариком н со стаканом; 3 — с двумя шариками


192





Затем рассчитываем давления в цилиндре насоса при всасывании и нагнетании:

Рве ц = Рпн — ДРкл вс = 4,0 — 0,02 — 3,98 МПа; (9.20)

Рнц = Рвн + Лркл н = 8,3 -f- 0,01 = 8,31 МПа. (9-21)

Аналогичные расчеты, выполненные для 2-го и 3-го вариантов, дали следующие результаты.

Для 2-го варианта:

Склвс=;м(рпн2) = 3,55.10-4 м3/с;

9кл н — Qjk (Рвн 2) = 3,05-10 4 ма/с;

Рвн 2 = 9.5 МПа > Рнве = 3*09 МПа ;

dKn вс = ^кл н = 2-10

2 м (см. табл. 9.5);

ушах вс = 3,55 м/с; Углах н — 3,05 м/с; КСклвс—^Л’Ю4:

1^екл н — 6,1 ■ 104; Екл вс — £кл н — 0,4;

Ржд = 988 кг/м3; Дркл вс — 0,04 МПа; Дркл „ == 0,03 МПа,

Рве ц = 1,96 МПа; рнч = 9,53 МПа.

Для 3-го варианта:

Ркл вс — Ркл н ^ Рж (Рпн з) — 2,9-10 4 м3/с;

4л вс = 4л н = 22-5 мм = 2.25’ 10-2 м

(в насосе НСН2-43 использованы клапанные узлы с увеличенным проходным сечением)

Углах = 2,3 м/с; ReKJ1 = 103; £кл = 0,31; ржд = 920 кг/м3;

Лркл = 0,025 МПа; рвс ц = 0,475 МПа; рнц ^ 7,33 МПа.

РАСЧЕТ УТЕЧЕК В ЗАЗОРЕ ПЛУНЖЕРНОЙ ПАРЫ

На стадии проектирования штанговой насосной эксплуатации, когда еще не известен режим откачки, утечки в зазоре плунжерной пары нового (неизношенного) насоса рассчитываем по формуле А. М. Пирвердяна [15]

qVT -0,262(1 -f 1 ,аСА °- л^ Рвс ц), (9.22)

Рж^ж^пл

где рж, V* — плотность и кинематическая вязкость откачиваемой жидкости; /пл — длина плунжера, м (для серийных насосов /пл = = 1,2 м); б —: зазор между плунжером и цилиндром при их концен­тричном расположении, м; Сэ — относительный эксцентриситет расположения плунжера в цилиндре, т. е. отношение расстояния между их центрами к величине б (0 < Сэ < 1).

Формула (9.22) справедлива для ламинарного режима течения жидкости в зазоре, причем условие сохранения этого режима со­гласно [15] имеет следующий вид:

Re = <7ут/(яПпЛТж) ReKp = 10а, (9.23)

где ReKp — критическое значение числа Рейнольдса.


7 Заказ № 1131


193





При турбулентном режиме течения жидкости в зазоре утечки можно приближенно определить по следующей зависимости:

  • = 4-7я£)пл [63 Овн - Рве ц)/0плРж)]4,7 - !^ж7- (9'24)

После выбора режима откачки, когда известны длина хода плун­жера 5ПЛ и число двойных ходов плунжера в секунду N, можно уточнить объем утечек по следующей формуле:

  • = 1 ’575£>n.nSm,'V- (9.25)

Оценим утечки для каждого из расчетных вариантов. Предва­рительно принимаем: Сэ = 0,5 — среднее значение для всех ва­риантов; = 0,25 X 10“4 м, <52 = 0,5 X 10 4 м, 63 = 0,75 X X 10 4 м в соответствии с выбранной в задаче 9.1 настоящего раз­дела группой посадки насоса; уж1 = vB1; тж2 = vB2, так как вслед­ствие сепарационных процессов в полости НКТ над насосом накап­ливается вода, тжз = vH.

Задача 9.5. Рассчитать утечки в зазоре плунжерной пары.

Решение. Для 1-го варианта


ут1 = 0,262(1


1,5- 0,52)


5,5-10 2 (0,25-10 4
)3 (8,3 876-10—6-1,2


= 0,13 10—5 м3 с.


3,98)-106


Проверим характер течения в зазоре


Re! =


Яут

■ТРплТж


0,13 10—5


3,14-5,5- 10“2-10—6


8 < ReKp .


Следовательно, режим течения жидкости в зазоре — ламинар­ный.

Для 2-го и 3-го вариантов

2 =— 1,22-10 3 м3/с; 9УТ з = 0,81 • 10-7 м3/с.

Проверка по критерию Рейнольдса показывает, что режим течения жидкости в зазоре ламинарный и для этих вариантов.

1   ...   61   62   63   64   65   66   67   68   ...   93


РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА НАПОЛНЕНИЯ СКВАЖИННОГО НАСОСА

Влияние свободного газа, поступающего в цилиндр насоса, на его подачу оценивают коэффициентом наполнения г)нап

Чнап = Рж(Рпн)/Р, (9.26)

где Рж (рпд) — объем жидкости, поступающей в цилиндр насоса из скважины в течение хода всасывания при давлении рпн; V = = F„л 5ПЛ — объем, описываемый плунжером при всасывании; Fnn — площадь поперечного сечения плунжера; 5ПЛ — длина хода плунжера.

При решении практических и научных задач советскими иссле­дователями используются зависимости, приведенные в работах [1, 11, 24]. В настоящее время наиболее полная расчетная схема процессов, протекающих в цилиндре скважинного насоса, разра­ботана М. М. Глоговским и И. И. Дунюшкиным [24]. Она включает


194





6 предельных случаев изменения характеристик газожидкостной
смеси в цилиндре при работе насоса в зависимости от предполагае-
мого течения процессов фазовых переходов и сегрегации фаз.

В дальнейшем изложении индекс i соответствует номеру рас-
сматриваемого случая схемы (i = 0—5), а индекс /—номеру расчет-
ного варианта (см. табл. 9.1).

Расчет коэффициента наполнения в соответствии с этой схемой
рекомендуется выполнять в следующем порядке.

  1. i = 0. При рвсц > Рнас свободный газ в цилиндре насоса
    отсутствует и коэффициент наполнения определяют по формуле

Цнап оj — 1 — ^ут» (9.27)

1ут = <7ут/[2(Зж (Рнас)1- (9.28)

Множитель 2 в знаменателе (9.28) обусловлен тем, что утечка жид-
кости в зазоре плунжерной пары происходит только при ходе плун-
жера вверх, т. е. в течение половины времени работы насоса.

  1. При Рвсц<-С Рнас» где Рнас давление насыщения, опреде-
    ленное с учетом сепарации газа у приема насоса, в цилиндре на-
    соса в течение по крайней мере части хода всасывания имеется
    свободный газ.

В общем случае зависимость для расчета коэффициента наполне-


ния г]на|1 имеет следующий вид для i = 1, . . . 5:

Чнап I/ = (1 — /ут)/(1 + Я) — %/, (9.29)

где

^ут

(рвс ц)]» (9.?0)

Я= Св (^с ц)/[(>вс ц)} (9.31)

Sr]ii =■-- /Явр -КщрХ 1 + R), (9.32)


т„р — отношение объема вредного пространства насоса к объему,
описываемому плунжером; коэффициент Кп ц зависит от характера
фазовых переходов и сегрегационных процессов. Ниже рассмотрены
возможные предельные варианты поведения газожидкостной смеси
в цилиндре насоса при его работе согласно [24].

  1. / = 1. Процесс растворения газа неравновесный, т. е. раст-
    воримостью газа в нефти при увеличении давления в цилиндре от
    Рвсц до р    нц можно пренебречь. Скорость сегрегации фаз такова,
    что к концу хода плунжера вниз вредное пространство насоса за-
    полнено только жидкостью.

/Сг)1/= 0, б^у=1, Цнап1/ = (1 —^ут)/(1 "Ь R)‘ (9.33)

Величина т]нап 1;- определяет верхнюю границу значений ко-
эффициента наполнения, когда снижение объемной подачи насоса
по жидкости обусловлено только наличием свободного газа в от-
качиваемой газожидкостной смеси.

  1. i = 2. Процесс растворения газа — неравновесный. Одно-
    временно отсутствует сегрегация фаз, т. е. нефть, свободный газ

и вода равномерно распределены в объеме цилиндра насоса.


В этом случае

Kr\ij = (1 + Я)/[1 + RpBC ц/днц] - 1.


(9.34)


195





  1. i = 3. Процессы растворения и выделения газа — равновес­ные, т. е. количество растворенного в нефти газа при произволь­ном давлении в цилиндре р определяется зависимостью (9.1), и сег­регация фаз отсутствует. В этом случае при рнц > рнас к моменту открытия нагнетательного клапана весь газ растворится в нефти и коэффициент Кц „ / определится по формуле

*т,з/ = Ьж Овс ц) [1 - Л/(1 - Рв)]/[*« (р,',м)] - 1 • (9.35)


  1. i = 4. Если в (9.29) и (9.35) принять соответственно /ут = 0; рв = 0; Ьж (р) = 1, то получим общеизвестную формулу (1, 11]

т1нап1/=(1—«ярЯ)/(1 + R). (9.36)


  1. I = 5. Если Рни<СР нас, то это означает, что за время нагне­тания не весь свободный газ растворился в нефти. В этом случае


5/


Ьж (Рнц) _j_ ^
Источник: https://tut-files.ru/previewfile/115988

Смотрите также:

2014 biblioonline ru