- •2. Расчет напора, выбор цнтробежного насоса
- •3.1. Выбор оборудования шгну и определение параметров работы насоса
- •3.2. Определение нагрузок на головку балансира ск
- •3.3. Определение длины хода плунжера штангового насоса
- •3.4. Расчет производительности и коэффициента
- •3.5. Расчет прочности колонны штанг
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет_______________Нефтетехнологический_____________________
Кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»_
Контрольная работа
по предмету:
«Нефтегазопромысловое оборудование»
Вариант № 31
Выполнил: Проверил: Студент V курса, группы 8 «А» Доцент кафедры РиЭНиГМ
______Юдин А .К_____ Кантария С. Н._________ «____»________ 2009 г. Оценка:_________________
«_____»____________ 2009г.
Самара 2009 г .
СОДЕРЖАНИЕ
Подбор колонны НКТ для фонтанной эксплуатации скважины, расчёт длины колонн на наклонном участке скважины и на участке набора кривизны с проверкой условий прочности на растяжение и внутреннее давление, при условии оттеснения жидкости в затрубном пространстве до уровня воронки НКТ.
Расчёт напора, выбор центробежного насоса ЭЦН и двигателя.
Расчёт оборудования при штанговой глубиннонасосной эксплуатации скважин.
Выбор оборудования ШГНУ и определение параметров работы насоса.
Определение нагрузок на головку балансира СК.
Определение длины хода плунжера штангового насоса.
Расчёт производительности и коэффициента подачи ШГНУ.
Расчёт прочности колонны штанг.
Список использованной литературы.
1. ПОДБОР КОЛОННЫ НКТ ДЛЯ ФОНТАННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ, РАСЧЕТ ДЛИНЫ КОЛОНН НА НАКЛОННОМ УЧАСТКЕ СКВАЖИНЫ И НА УЧАСТКЕ НАБОРА КРИВИЗНЫ С ПРОВЕРКОЙ УСЛОВИЙ ПРОЧНОСТИ НА РАСТЯЖЕНИЕ И ВНУТРЕНЕЕ ДАВЛЕНИЕ, ПРИ УСЛОВИИ ОТТЕСНЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ЗАТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ДО УРОВНЯ ВОРОНКИ НКТ
Таблица 1.1
№ Варианта |
V1 (M) |
V3 (M) |
D2 (M) |
q(град /10 м) |
Обсадная колонна |
pж кг/м³ |
Pбуф МПа |
31 |
300 |
2500 |
900 |
1,00 |
146*7,7 |
800 |
0,1 |
На рис.1.1 показан профиль наклонно – направленной скважины.
Профиль наклонно – направленной скважины.
Рис.1.1.
Находим длины участков АВ и ВС.
(1.1)
Находим расстояние DC и DO.
DC = D2 – R1 = 900 – 573,2 = 326,8 м.
DO = V3 – V1= 2500 – 300 = 2200 м.
Находим угол DOC.
.
Находим расстояние OC.
.
Находим BOC0 и BOD0.
.
.
Находим
(1.2)
.
Находим расстояния BC и AB.
.
(1.3)
.
Имеем V1 = 300 м , AB = 234 м, BC = 2223,5 м.
Длина колоны НКТ равна Σ ΜD = 2757,5 м.
Проверяем условия прочности на растяжение и внутреннее давление, при условии оттеснения жидкости в затрубном пространстве до уровня воронки НКТ. Примем за первую секцию гладкие НКТ 735,5 из стали групп прочности «Д» (σт = 380 МПа).
Страгивающую нагрузку находим по формуле Ф.И.Яковлева:
(1.4)
где b = δ – h – толщина тела трубы под резьбой в основной плоскости;
δ – толщина стенки;
h – высота профиля резьбы;
Dср = d + b – средний диаметр тела трубы под резьбой;
d = D - 2δ – внутренний диаметр трубы;
- поправка Шумилова;
λ – угол наклона несущей поверхности резьбы к оси трубы;
φ – угол трения в резьбе (φ = 70 - 90);
Lрез – длина резьбы с полным профелем ;
σт – предел текучести материала трубы.
δ = 5,5 мм, h = 1, 412 мм, D = 73 мм, Lрез = 40,3 мм.
b = 5,5 – 1,412 = 4,088 мм,
d = 73 – 25,5 = 62 мм,
Dср = 62 + 4,088 = 66,088 мм,
сtg (λ + φ) = ctg 690 = 0,384.
.
Предельную нагрузку разрушения по телу находим по формуле:
(1.5)
.
Глубина спуска данной трубы с заданным коэффициентом запаса в случае вертикальной скважины:
, (1.6)
q – масса 1 погонного метра трубы;
n – коэффициент запаса (n = 1,2 – 1,3);
d – ускорение свободного падения.
.
Вес трубы в вертикальной скважине:
,
. (1.7)
Вес трубы на наклонном участке скважины:
, (1.8)
.
Разница весов:
, следовательно
. (1.9)
Длина первой секции:
,
.
Принимаем вторую секцию трубы с высаженными наружу концами 73×5,5 из стали групп прочности «Д» (σт = 380 МПа).
q = 9,66 кг/м, Lрез = 41,3 мм, h = 1,81 мм.
Находим :
.
, (1.10)
.
.
Поправка Шумилова:
.
Страгивающая нагрузка:
.
Предельная нагрузка по телу:
, (1.11)
.
Вес второй секции:
.
Суммарный вес колонны:
.
Коэффициент запаса на растяжение:
, (1.12)
.
Допустимое внутреннее давление:
, (1.13)
.
Определяем фактическое внутреннее давление трубы при плотности добываемой жидкости кг/м3, Рбуф = 0,1МПа по формуле:
, (1.14)
.
Коэффициент запаса:
.
Следовательно, выбранная нами ступенчатая колонна НКТ проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.
В таблице 1.2 приведено количество секций НКТ, тип НКТ и соответствующая длина секций.
Таблица 1.2
Количество секций НКТ |
Тип НКТ |
Группа прочности |
Длина секции, м |
1 секция |
Трубы гладкие с треугольной резьбой |
Д |
2523,9 |
2 секция |
Трубы с высаженными наружу концами с треугольной резьбой |
Д |
233,6 |
2. Расчет напора, выбор цнтробежного насоса
ЭЦН И ДВИГАТЕЛЯ
В таблице 2.1 приведены исходные данные для расчёта.
Исходные данные.
Таблица 2.1
№ вари анта |
Dок мм |
Qж, м³/ сут |
Hскв, м |
hст, м |
К, м³/с.мпа |
Hдин, м |
ν, СПЗ |
hг, м |
Pбуф, МПа |
Lспут, м |
ρж, кг/м³ |
Г, м³/м³ |
n, % |
31 |
130 |
115 |
2651 |
800 |
30 |
40 |
2,9 |
15 |
1,5 |
60 |
863 |
41,5 |
10 |
Определяем площадь внутреннего канала НКТ при νср = 1,3 м/с по формуле:
, (2.1)
где Q – дебит скважины, м³/сут;
νср – выбранная величина средней скорости.
.
Внутренний диаметр находим по формуле:
, (2.2)
.
Ближайший большой dвн имеют НКТ диаметром 48 мм (dвн= 40,3 мм).
Скорректируем выбранное значение νср = 130 см/с по формуле:
, (2.3)
где Fвн – площадь внутреннего канала выбранных стандартных НКТ,
Fвн = 12,75 см².
.
При выборе НКТ по кривым потерь в насосных трубах при дебите 115 м³/сут и КПД = 0,96 также получим НКТ диаметром 48 мм.
Депрессия определяется при показателе степени притока, равном единице:
, (2.4)
где K – коэффициент продуктивности скважины, м³/сут ∙ МПа;
ρж – плотность жидкости, кг/м³;
g = 9,81 м/с².
.
Число Рейнольдса находим по формуле:
, (2.5)
где ν – кинематическая вязкость жидкости, м²/с.
.
Относительную гладкость труб находим по формуле:
, (2.6)
где Δ – шероховатость стенок труб, принимаемая для незагрязненных
отложениями солей и парафина труб равной 0,1 мм.
.
В нашем случае число Рейнольдса Rе > 2300, поэтому коэффициент гидравлического сопротивления λ находим по формуле:
, (2.7)
.
Глубину спуска насоса находим по формуле:
, (2.8)
где hст – статический уровень, м;
h – глубина погружения насоса под динамический уровень, м.
.
Потери на трение в трубах находим по формуле:
, (2.9)
где l – расстояние от скважины до сепаратора, м.
.
Потери напора на преодоление давления в сепараторе находим по формуле:
, (2.10)
где Pс = Pбуф – избыточное давление в сепараторе.
.
Необходимый напор определяем по формуле:
, (2.11)
где hr – разность геодезических отметок сепаратора и устья скважины, м.
.
Для получения дебита Q = 115 м³/сут и напора Hс = 1500 м по табл. 5.4 [4] выбираем ЭЦН5 – 125 – 1550 с числом ступеней 342, учитывая, что эксплуатационная колонна у нас диаметром 130 мм.
По данным табл. 5.4 [4] построим участок рабочей области характеристики Q – H. На рис. 2.1 показана рабочая область характеристики ЭЦН5-125- 1550.
Рабочая область характеристики ЭЦН5 – 125 – 1550.
Из полученной рабочей области характеристики найдём, что при дебите 115 м³/сут напор ЭЦН на воде составит 1475 м.
Найдем напор насоса на реальной жидкости по соотношения, если по условию
ρж = 863 кг/м3:
, (2.12)
где Нв – табличное значение напора ЭЦН;
ρв – плотность пресной воды;
ρж – плотность реальной жидкости.
.
Так как вязкость жидкости не превышает 3 сантипуаз, то пересчет по вязкости жидкости не требуется.
Для совмещения характеристик насоса и скважины определим число ступеней, которое нужно снять с насоса по формуле:
, (2.13)
Следовательно, насос должен иметь 300,1 ступени. Вместо снятых устанавливаются проставки.
Напор одной ступени составит 5 м.
Полезную мощность электродвигателя определяем по формуле:
, (2.14)
.
Необходимую мощность двигателя определяем по формуле:
, (2.15)
.
Ближайший больший типоразмер выбираем по табл. 5.5 [4]. Это ПЭД 40-103 с КПД 0,72, напряжение 1000 В, сила тока 40А, cos α = 0,80, температура окружающей среды до 550 С.
Этому двигателю соответствует гидрозащита 1ГТ57ИК.
По табл. 3.4 [3] можно также выбрать ПЭД 54-103, который будет иметь больший запас мощности.
РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ШТАНГОВОЙ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН
В табл. 3.1 приведены исходные данные для необходимых расчётов.
Исходные данные.
Таблица 3.1
№ в
|
D э/к
|
Η сп
|
Ρ буф
|
Ρ пл
|
Η д
|
Ρ заб
|
Q жидк
|
Обвод нен
|
Плот – ность
|
Вяз-кость
|
|
мм |
м
|
МПа |
атм |
м |
атм |
т/сут |
% |
кг/м³
|
см²/с |
31 |
150 |
1100
|
0,3 |
163,0 |
900 |
150 |
10 |
78 |
810 |
0,02 |