Анализу работы установок "Тандем" в скважинах Покамасовского месторождения

      Расчет  в основном аналогичен расчету кривой и отличается от него, главным образом, необходимостью учета потерь давления на преодоление гидравлического трения в НКТ, то есть ведется на базе использования того же уравнения (92) [5], но с учетом второго слагаемого в знаменателе его правой части, а так же нагрева продукции, поступающей в колонну НКТ, теплом, выделяемым двигателем и насосом УЭЦН. Расчет кривой выполняем на ЭВМ, по программе, составленной на языке Фортран IV Волиной Л.С. по алгоритму Ляпкова П.Д., которая имеется в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

      Результаты  расчетов кривой представлены в виде рисунка 4.1.             

      1.10. Определяем давление в НКТ на выходе из насоса (на глубине L_н = 1671 м) по кривой 3 рис. 4.1 и давление Р_с, которое требуется для работы системы скважина – УЭЦН с заданным дебитом жидкости:

      Р_вых = 17 МПа

(4.7)

 

      Р_с = 17 – 6,8 =10,2 (МПа)

      Вычисляем среднюю температуру продукции  в насосе по (64) [5]:

        

      b_н находим по рис.3.9: b_н = 1,27 

       =

      

       определяем  по (71) [5]:

      

      

        принимаем равным 0,76  , т.к.  насос группы 5

        

      По  справочнику [1] находим ближайшую  по подаче установку группы 5 – УЭЦН – 50 с к.п.д. насоса 0,43. Затем находим  приближенно кажущуюся вязкость продукции в насосе по (40) [5], т.к. :

        

      Поскольку температура продукции в насосе ниже и равна приближенно температуре в стволе скважины перед входом в насос:

      

      Вносим  поправку на вязкость нефти по номограмме Льюиса и Сквайрса рис.4 [5].  

      Вязкость  нефти в насосе при Т=328 К:

          

      Поскольку внешней фазой является нефть, и  , то кажущуюся вязкость жидкости принимаем равной вязкости попутной воды при заданной :

        

      Находим по (73) значение параметра  , учитывающего влияние вязкости жидкости на к.п.д. насоса:

        

      Поскольку , то значение к.п.д. насоса по (72) [5] , будет:

        

       

         Определяем  Тн.ср.:

        

      Вычисляем среднеинтегральный  расход жидкой  части продукции через насос по (88), принимая

      

      Вычисляем по (89) [5] среднеинтегральный расход свободного газа через насос.

      Сначала находим значения в насосе:

     

        

        определяем по (58) при 

        

      Определяем  Т_пр и Р_пр  по (60), (59) [5]:

      

      Т.к.. и , то

      

        

      Определяем  z_а по (62) [5]:

        

      Подставив значения А, В и z_ср в (89) получаем:

       (м /с) 

      Вычисляем среднеинтегральный расход ГЖС через  насос по (85) [5]:

       (м /с) 

      Вычисляем массовый расход через насос (76):

      

        

      Вычисляем среднеинтегральную плотность продукции  в насосе по (90):

       (кг/м³) 

      Вычисляем напор, который необходим для  работы системы скважина –  УЭЦН с заданным дебитом Q_жсу = 0,00044 по (91):

       (м) 

      Вычисляем среднеинтегральное газосодержание в  насосе:

        

      Определяем  кажущуюся вязкость жидкости в насосе при Т_ср.н.= 328 К. Поскольку внешней фазой является нефть, то вязкость жидкой части и ГЖС будет равна:

        

      Вычисляем значение коэффициента К_Q для учета влияния вязкости на подачу насоса по формуле (97) [5]:

        

      и на напор по формуле (98):

      

      К_Q = 0,826;  К_Н = 0,969. 

      Вычисляем значение подачи и напора, которые  должен иметь насос при работе на воде, чтобы расход ГЖС был 4,394*10^-4 (м³/с) и напор 1111 м:

       (м³/сут)

       (м) 

      Выбираем  по Q_в, Н_вс, D_эк типоразмер УЭЦН [1], насос которой удовлетворял бы условиям. Такой установкой является УЭЦН5 – 50 – 1300 (номинальный напор Н_ном = 1360 м, номинальное число ступеней z = 264, оптимальная подача насоса 47,5 м³/сут, напор при оптимальной подаче 1202,5  м).

      Проверяем, выполняются ли условия:

            

      

       (м)

      Н_вс = 1147 1300-222 = 1078 (м)

      В комплект выбранной установки входят также: электродвигатель ПЭД32-103В5 номинальной  мощностью 32 кВт и допустимой температурой охлаждающей жидкости 70^о С, кабель КПБК 3х16, трансформатор ТМПН – 100/3, 1,17-73У1 и станция управления ШГС 5805-49АЗУ1.

      Определяем  вероятное значение к.п.д. насоса при  работе на воде с подачей Q_в = 50 м³/сут:

        

      Находим к.п.д. выбранного насоса при работе в скважине. Предварительно оцениваем  значение коэффициента К_h, учитывающего влияние вязкости проходящей через насос продукции на к.п.д. насоса по формуле:

      

      Т.к. В_m = 43028 < 47950, то К_h

      Поэтому к.п.д. насоса, работающего в скважине, будет:

        

      Вычисляем мощность, которую будет потреблять насос при откачке скважинной продукции по формуле:

         

      Сопоставляем  значение N_н со значением номинальной мощности штатного двигателя N_дш N_н  и разность не больше одного шага в ряду номинальных мощностей погружных электродвигателей типа ПЭД, которые могут быть спущены в скважину вместе с выбранным насосом:

       > 1,3

       (кВт)

      Т.к. значение DN = 17,5 кВт больше разности номинальных мощностей выбранного двигателя ПЭД32 – 103В5 и ближайшего к нему двигателя ПЭД22 – 103 В5 меньшей мощности того же диаметра, для привода насоса избираемой установки берем по таб.6 [5] такой ближайший типоразмер ПЭД, номинальная мощность которого, при прочих равных условиях, не меньше 1,3 N , где 1,3-коэффициент запаса мощности двигателя в расчете на увеличение его ресурса, выработанный практикой эксплуатации УЭЦН. В нашем случае это ПЭД40 – 103АВ5

      Определяем  по таблице 6 [5] минимально допустимую скорость w_охл (м/с) потока в зазоре между стенкой эксплуатационной колонны скважины и корпусом двигателя и вычисляем по формуле:

         

      минимально  допустимый отбор жидкости из скважины (м³/сут) с точки зрения необходимой интенсивности охлаждения ПЭД. Согласно таблице 6 для ПЭД40 – 103 АВ5 w_охл = 0,12 м/с, поэтому:

       (м³/сут)

      Вычисляем глубину спуска  насоса, исходя из возможности освоения скважины (в частности, после ее промывки или глушения), по формуле:

        

      Н_погр = 100 м; Р_мтр = 0,1 + Р_л

        

                                                 

      Так как L_н/L_осв = 1947/1950 < 1, то увеличиваем глубину спуска насоса до 1701 м.

      Вычисляем напор, которым должен располагать подбираемый к скважине насос в период ее освоения при работе с дебитом Q_охл по формуле (103) [5]:

        

      где Н_сопр – потеря напора в м на преодоление трения в местных сопротивлениях на пути движения жидкости от напорного патрубка насоса до выкидной линии скважины.

        

      

      

       (м) 

      Подставляя  в (103), получаем:

       (м)

      Определяем  по паспортной характеристике насоса его напор Н_Qохл при подаче Q_охл и проверяем, выполняется ли условие:

      

      Н_Qохл = 1370м при Q_охл = 51,2 м³/сут

      

      Выбранный типоразмер насоса удовлетворяет неравенству. 

      Уточняем  значения подачи Q_в и напора Н_вс выбранного ранее насоса при работе его на воде в режиме, соответствующем значению Q_ср и Н_с. Для этого:

      - определяем значение коэффициента быстроходности рабочей ступени выбранного насоса по таблице 6 [5]. Для насоса ЭЦН5 – 50 – 1300  n_s = 91. 

      Вычисляем значение модифицированного числа Рейнольдса потока в каналах ступеней центробежного насоса по формуле (105) [5]:

        

      Определяем  относительную подачу насоса:

        

      Вычисляем значение К_H,Q  для найденных выше Re_ц и Q_в/Q по формуле (106) и (107) [5]:

      

      Из  полученных двух значений берем наименьшее, а именно К_Н,Q = 0,937 

      Определяем  уточненное значение подачи Q_в и напора Н_вс при работе насоса на воде:

       (м/с) = 40,5 (м³/сут)

       (м) 

      Проверяем, удовлетворяют ли значения Q_в и Н_вс неравенствам (2) и (3) [5]:

      0,65 < 40,5/47,5 = 0,853 < 1,25

      1186 1300 – 222 =1078 (м)

      1.33.Вычисляем  значение коэффициента К_h для найденных выше Re_ц и по формулам (108) и (109):

      

      Выбираем  меньшее из этих двух значений, К_h = 0,723 

      Определяем  разность между давлением, которое  может создать насос с номинальным  числом ступеней при работе в скважине на установившемся режиме с дебитом  Q_жсу, т.е. при среднеинтегральном расходе скважинной продукции через насос Q_ср и давлением, достаточным для работы системы скважина – УЭЦН на этом режиме по формуле:

      

      Н_вн = 1300 – 222 = 1078 (м);  Н_вс = 1147 (м)

       (МПа)

      Вычисляем значение отношения DР/Р_с: