| Обоснование выбора компоновки ШСНУ | |
| Автор: student | Категория: Технические науки | Просмотров: 3169 | Комментирии: 0 | 03-01-2014 12:47 |
Обоснование выбора компоновки ШСНУ
Вариант компоновки ШСНУ включает следующие параметры: глубину спуска скважинного штангового насоса (ШСН) LH , диаметр Dпл и тип ШСН, конструкцию колонны насосно-компрессорных труб.
Расчетный вариант компоновки ШСНУ выбираем следующим образом.
1. Рассчитываем распределение давления в стволе скважины, начиная от забоя и до глубины, где р =0,2 - 0,5 МПа.
2. Определяем глубину спуска насоса.
Глубина спуска насоса LH и, следовательно, давление на его приеме рпн должны быть, с одной стороны, достаточными для обеспечения высоких коэффициентов наполнения, с другой - по возможности минимальными для предотвращения чрезмерного роста нагрузок на штанги и станок-качалку, а также увеличения затрат на оборудование и подземный ремонт.
Необходимое давление на приеме ШСН зависит в первую очередь от содержания свободного газа в потоке откачиваемой газожидкостной смеси.
Если свободного газа в откачиваемой смеси мало, что наблюдается, например, при высокой (свыше 80 %) обводненности жидкости или низком газовом факторе, то необходимое давление на приеме насоса обусловлено в первую очередь гидравлическими потерями во всасывающем клапане. Согласно практическим рекомендациям А.Н. Адонина для этого случая при дебите скважины менее 100 м3/сут и вязкости жидкости не более 10"4 м2/с ШСН может быть погружен под динамический уровень на глубину 20 - 60 м, что соответствует давлению на приеме насоса примерно 0,15 - 0,50 МПа.
При значительном содержании свободного газа в откачиваемой смеси оказывается весьма сложным заранее обосновать оптимальное давление на приеме насоса. На основании опыта эксплуатации скважин, оборудованных ШСН, для месторождений каждого нефтяного района устанавливают конкретные пределы оптимального давления на приеме насоса. Так, для условий девонских месторождений Татарии и Башкирии оптимальное давление на приеме насоса составляет 2,0 - 2,5 МПа, для угленосных, типа Арланского, около 3,0 МПа.
Г.Н. Суханов считает целесообразным принимать:
Pпн≈0,3pнас
Использование перечисленных практических рекомендаций для условий новых малоизученных месторождений может привести к значительным ошибкам. Поэтому при проектировании ШСНУ рекомендуется проводить расчеты для нескольких различных глубин спуска насоса.
Следует учитывать, что на конкретном месторождении возможный диапазон глубин спуска насосов может быть ограничен по тем или иным причинам технологического или технического характера, например из-за отложений солей или парафина, различной кривизны ствола скважины и т.д.
Задача 1. Выбрать компоновку ШСНУ.
Решение. В соответствии с вышеизложенными рекомендациями выбираем следующие давления на приеме насоса:
для откачки смеси с высоким газосодержанием рпн1 ≈0,3 рнас=0,3-13≈4 МПа;
Определяем глубину, на которой давление соответствует выбранному на приеме насоса для каждого расчетного варианта: LHl=1200 м, LН2=900 м.
3. Определяем расход газожидкостной смеси при давлении рпн
4. Выбираем диаметр скважинного насоса. Для этой цели используем диаграмму А.Н. Адонина.
По диаграмме для станков-качалок выбираем:Qсм(Рпн) ≈23,5 м /сут и LH=1200 м насос диаметром Dпл=43 мм.
5. Тип скважинного насоса выбираем с учетом свойств откачиваемой жидкости, наличия в ней газа и песка, дебита скважины, а таклщдребуемой глубины спуска насоса.
Насосы НСН, НСНА, НСВ предназначены для откачки жидкости с вязкостью не более 25 мПа-с и содержанием механических примесей не более 0,05 % по объему; насосы НСВ1В - с вязкостью не более 15 мПа-с и механических примесей не более 0,2 % по объему; насосы НСВГ - с вязкостью 100 мПа-с и механическими примесями не более 0,05 % по объему. Для всех типоразмеров насосов устанавливают также предельную минерализацию воды - 200 мг/л; объемное содержание сероводорода - не более 0,1 % и pH - не менее 6,8.
Для эксплуатации скважин с различной геологопромысловой
характеристикой и глубиной подвески насоса выделяются следующие 4 группы посадки.
Группа посадки 0 I II III
Зазор на сторону, мкм 0 - 22,5 10 - 35 35 - 60 60 - 85
Насосы с группой посадки 0 и I применяют для откачки маловязкой нефти при глубине спуска свыше 1200 м в скважинах с повышенными устьевыми давлениями; насосы II группы посадки - для откачки жидкости малой и средней вязкости с глубины до 1200 м и средней температуре; насосы III группы посадки - для откачки высоковязкой жидкости или с высокой температурой, а также с повышенным содержанием асфальто¬смолопарафиновых веществ и песка.
При повышенных скоростях откачки Sn>34 м-мин’1 или высокой вязкости жидкости необходимо выбирать насосы с клапанными узлами увеличенного проходного сечения. Здесь S - длина хода полированного штока, м; п - число качаний балансира мин' . В соответствии с вышеизложенными для рассматриваемых расчетных вариантов могут быть выбраны следующие насосы.
6. Выбираем колонны насосно-компрессорных труб.
При насосной эксплуатации применяют насосно-компрессорные трубы. Диаметр НКТ выбирают в зависимости от типа и условного размера ШСН
Выбираем НКТ условным диаметром 60 мм.
При откачке высоковязкой жидкости для снижения гидродинамического трения штанг целесообразно выбирать НКТ с условны диаметром н 1-2 размера большим, чем рекомендуемой.
Во всех расчетных вариантах могут быть использованы трубы гладкие или с высаженными наружу концами из стали группы прочности
Расчет требуемой подачи насоса и скорости откачки.
Подача насоса WHac для обеспечения запланированного отбора жидкости при получившемся коэффициенте наполнения определяется по формуле
Wнас = Qж(pвсц)/ηнап.
С другой стороны, требуемая подача насоса равна
Wнас = FплSплN
где Fпл, Sпл, N - соответственно площадь поперечного сечения плунжера, м2; длина его хода, м; число двойных ходов, с'1. При известном диаметре насоса необходимую скорость откачки определяют по формуле
SплN=Wнас/Fпл
после чего, задаваясь одним из сомножителей (Sm и N), можно вычислить второй. Рассчитать подачу насоса и скорость откачки.
Wнас=2,2*10-4/0,6=3,67*10-4м3/с=31,7м3/сут.
Для рассматриваемых расчетных вариантов получим.
При Dпл=55 мм и Fпл=2,376*10-3м2
(SплN)1=31.7*10-4/(23.8*10-4)=0.33м/с=19,85 м/мин.
В качестве первого приближения задаем:Sпл=2,1м, тогда N=0,33/2,1=0,157 1/с или n=N*60=9,42 кач/мин.
Вариант компоновки ШСНУ включает следующие параметры: глубину спуска скважинного штангового насоса (ШСН) LH , диаметр Dпл и тип ШСН, конструкцию колонны насосно-компрессорных труб.
Расчетный вариант компоновки ШСНУ выбираем следующим образом.
1. Рассчитываем распределение давления в стволе скважины, начиная от забоя и до глубины, где р =0,2 - 0,5 МПа.
2. Определяем глубину спуска насоса.
Глубина спуска насоса LH и, следовательно, давление на его приеме рпн должны быть, с одной стороны, достаточными для обеспечения высоких коэффициентов наполнения, с другой - по возможности минимальными для предотвращения чрезмерного роста нагрузок на штанги и станок-качалку, а также увеличения затрат на оборудование и подземный ремонт.
Необходимое давление на приеме ШСН зависит в первую очередь от содержания свободного газа в потоке откачиваемой газожидкостной смеси.
Если свободного газа в откачиваемой смеси мало, что наблюдается, например, при высокой (свыше 80 %) обводненности жидкости или низком газовом факторе, то необходимое давление на приеме насоса обусловлено в первую очередь гидравлическими потерями во всасывающем клапане. Согласно практическим рекомендациям А.Н. Адонина для этого случая при дебите скважины менее 100 м3/сут и вязкости жидкости не более 10"4 м2/с ШСН может быть погружен под динамический уровень на глубину 20 - 60 м, что соответствует давлению на приеме насоса примерно 0,15 - 0,50 МПа.
При значительном содержании свободного газа в откачиваемой смеси оказывается весьма сложным заранее обосновать оптимальное давление на приеме насоса. На основании опыта эксплуатации скважин, оборудованных ШСН, для месторождений каждого нефтяного района устанавливают конкретные пределы оптимального давления на приеме насоса. Так, для условий девонских месторождений Татарии и Башкирии оптимальное давление на приеме насоса составляет 2,0 - 2,5 МПа, для угленосных, типа Арланского, около 3,0 МПа.
Г.Н. Суханов считает целесообразным принимать:
Pпн≈0,3pнас
Использование перечисленных практических рекомендаций для условий новых малоизученных месторождений может привести к значительным ошибкам. Поэтому при проектировании ШСНУ рекомендуется проводить расчеты для нескольких различных глубин спуска насоса.
Следует учитывать, что на конкретном месторождении возможный диапазон глубин спуска насосов может быть ограничен по тем или иным причинам технологического или технического характера, например из-за отложений солей или парафина, различной кривизны ствола скважины и т.д.
Задача 1. Выбрать компоновку ШСНУ.
Решение. В соответствии с вышеизложенными рекомендациями выбираем следующие давления на приеме насоса:
для откачки смеси с высоким газосодержанием рпн1 ≈0,3 рнас=0,3-13≈4 МПа;
Определяем глубину, на которой давление соответствует выбранному на приеме насоса для каждого расчетного варианта: LHl=1200 м, LН2=900 м.
3. Определяем расход газожидкостной смеси при давлении рпн
4. Выбираем диаметр скважинного насоса. Для этой цели используем диаграмму А.Н. Адонина.
По диаграмме для станков-качалок выбираем:Qсм(Рпн) ≈23,5 м /сут и LH=1200 м насос диаметром Dпл=43 мм.
5. Тип скважинного насоса выбираем с учетом свойств откачиваемой жидкости, наличия в ней газа и песка, дебита скважины, а таклщдребуемой глубины спуска насоса.
Насосы НСН, НСНА, НСВ предназначены для откачки жидкости с вязкостью не более 25 мПа-с и содержанием механических примесей не более 0,05 % по объему; насосы НСВ1В - с вязкостью не более 15 мПа-с и механических примесей не более 0,2 % по объему; насосы НСВГ - с вязкостью 100 мПа-с и механическими примесями не более 0,05 % по объему. Для всех типоразмеров насосов устанавливают также предельную минерализацию воды - 200 мг/л; объемное содержание сероводорода - не более 0,1 % и pH - не менее 6,8.
Для эксплуатации скважин с различной геологопромысловой
характеристикой и глубиной подвески насоса выделяются следующие 4 группы посадки.
Группа посадки 0 I II III
Зазор на сторону, мкм 0 - 22,5 10 - 35 35 - 60 60 - 85
Насосы с группой посадки 0 и I применяют для откачки маловязкой нефти при глубине спуска свыше 1200 м в скважинах с повышенными устьевыми давлениями; насосы II группы посадки - для откачки жидкости малой и средней вязкости с глубины до 1200 м и средней температуре; насосы III группы посадки - для откачки высоковязкой жидкости или с высокой температурой, а также с повышенным содержанием асфальто¬смолопарафиновых веществ и песка.
При повышенных скоростях откачки Sn>34 м-мин’1 или высокой вязкости жидкости необходимо выбирать насосы с клапанными узлами увеличенного проходного сечения. Здесь S - длина хода полированного штока, м; п - число качаний балансира мин' . В соответствии с вышеизложенными для рассматриваемых расчетных вариантов могут быть выбраны следующие насосы.
6. Выбираем колонны насосно-компрессорных труб.
При насосной эксплуатации применяют насосно-компрессорные трубы. Диаметр НКТ выбирают в зависимости от типа и условного размера ШСН
Выбираем НКТ условным диаметром 60 мм.
При откачке высоковязкой жидкости для снижения гидродинамического трения штанг целесообразно выбирать НКТ с условны диаметром н 1-2 размера большим, чем рекомендуемой.
Во всех расчетных вариантах могут быть использованы трубы гладкие или с высаженными наружу концами из стали группы прочности
Расчет требуемой подачи насоса и скорости откачки.
Подача насоса WHac для обеспечения запланированного отбора жидкости при получившемся коэффициенте наполнения определяется по формуле
Wнас = Qж(pвсц)/ηнап.
С другой стороны, требуемая подача насоса равна
Wнас = FплSплN
где Fпл, Sпл, N - соответственно площадь поперечного сечения плунжера, м2; длина его хода, м; число двойных ходов, с'1. При известном диаметре насоса необходимую скорость откачки определяют по формуле
SплN=Wнас/Fпл
после чего, задаваясь одним из сомножителей (Sm и N), можно вычислить второй. Рассчитать подачу насоса и скорость откачки.
Wнас=2,2*10-4/0,6=3,67*10-4м3/с=31,7м3/сут.
Для рассматриваемых расчетных вариантов получим.
При Dпл=55 мм и Fпл=2,376*10-3м2
(SплN)1=31.7*10-4/(23.8*10-4)=0.33м/с=19,85 м/мин.
В качестве первого приближения задаем:Sпл=2,1м, тогда N=0,33/2,1=0,157 1/с или n=N*60=9,42 кач/мин.
Не Пропустите: