NGPO_341

4.2 Регулирование глубины подвески насоса. Построение кривой

распределения давления, температуры и газосодержания по стволу

скважины

Используя метод Ф. Поэтмана – П. Карпентера. Расчет ведем «сверху-вниз».

1. Задаем шаг а, нас а и определяем число расчетных точек:

2. Рассчитываем температурный градиент потока

ж ст

Т

м

где Тпл Тср сл м -

средний геотермический градиент скважины, Qж ст – дебит скважины по жидкости при стандартных условиях; DТ – внутренний диаметр колонны НКТ, м.

3. Определяем температуру ГЖС на устье скважины

Ту Тс пН

Рассчитываем температуру потока в рассматриваемых сечениях (точках)

потока. Например, в сечении, где , температура будет:

5. Используя данные исследования проб пластовой нефти, определяем

физические параметры, соответствующие заданным давлениям

Г н

6. Вычислим коэффициент сверхсжимаемости газа Z, для этого определим приведенные параметры смеси газов:

11

гу – относительная по воздуху плотность смеси газов,

пр

пр

Коэффициент сверхсжимаемости газовой смеси при Р = 2,25 МПа: При и

7. Определяем удельный объем ГЖС при Р=2,25					а
		в			в
с	н				в

см

м м

8.

Определяем удельную массу смеси при стандартных условиях

во

в

с

н

о

в

в

см

кг м

9.

Рассчитываем идеальную плотность ГЖСм при Р=2,25 а

см

кг м

см

см

10. Определяем корреляционный коэффициент :

всм

жнкт

11. Вычисляем полный градиент давления при Р=2,25								а
						ст	в	с
				с и
							с	и н т

Вычисляем - обратные расчетным градиентам давления. 12. Распределение давления (см. табл.)

12

Нi=(Ркон-Ру)/N*(((dH/dP)заб+(dH/dP)i)/2+( dH/dP)1+( dH/dP)2+……+( dH/dP)i-1)

Проводим численное интегрирование зависимости dH/dp = f(p), в результате чего получаем распределение давления на участке НКТ, где происходит течение газожидкостного потока.

Расчет ас е е ения ав ения в э с атационной о онне

Аналогично рассчитываем давление по методу Поэтмана-Карпентера, но

«снизу вверх», при этом в качестве берем , и учитываем, что расчет ведем в кольцевом зазоре ( экв).

экв

эк нкт

м

13

Результаты расчета распределения давления в колонне НКТ

		Vгр,	Vгв,					Vсм,	Mсм,	ρсм,		dP/dH,	dH/dP,
P, МПа	Т, К	м3/м3	м3/м3	bн	Pпр	Tпр	Z	м3/м3	кг/м3	кг/м3	f	МПа/м	м/МПа	H, м
1,25	280,3	1,06	86,54	0,94	0,270	1,82	0,989	8,00	823	103	0,117	0,0046	217,9	0
2,25	281,4	3,32	84,28	1,01	0,487	1,83	0,981	4,83	823	170	0,117	0,0038	260,9	235
3,25	282,6	17,87	69,73	1,05	0,703	1,84	0,974	3,25	823	253	0,117	0,0039	253,9	489
4,25	283,7	28,91	58,69	1,08	0,920	1,84	0,967	2,50	823	329	0,117	0,0043	230,2	727
5,25	284,9	37,60	50,00	1,10	1,136	1,85	0,962	2,09	823	393	0,117	0,0048	208,7	942
6,25	286,0	44,78	42,82	1,12	1,352	1,86	0,957	1,84	823	446	0,117	0,0052	192,3	1139
7,25	287,2	50,89	36,71	1,14	1,569	1,87	0,953	1,68	823	489	0,117	0,0055	180,2	1323
8,25	288,4	56,21	31,39	1,15	1,785	1,88	0,949	1,57	823	524	0,117	0,0058	171,2	1495
9,25	289,5	60,92	26,68	1,17	2,001	1,88	0,946	1,49	823	551	0,117	0,0058	172,0	1664
10,25	290,7	65,14	22,46	1,18	2,218	1,89	0,944	1,43	823	573	0,117	0,0061	165,1	1830
11,25	291,8	68,97	18,63	1,19	2,434	1,90	0,942	1,39	823	591	0,117	0,0062	160,0	1990
12,25	293,0	72,48	15,12	1,20	2,650	1,91	0,940	1,36	823	605	0,117	0,0064	156,1	2145
13,25	294,1	75,71	11,89	1,21	2,867	1,91	0,939	1,33	823	617	0,117	0,007	153,1	2297
14,25	295,3	78,70	8,90	1,22	3,083	1,92	0,938	1,31	823	625	0,117	0,0066	150,8	2447
15,25	296,4	81,49	6,11	1,22	3,299	1,93	0,938	1,30	823	633	0,117	0,0067	148,9	2594

14

Результаты расчёта распределения давления в эксплуатационной колонне

		Vгр,	Vгв,					Vсм,	Mсм,	ρсм,		dP/dH,	dH/dP,
P, МПа	Т, К	м3/м3	м3/м3	bн	Pпр	Tпр	Z	м3/м3	кг/м3	кг/м3	f	МПа/м	м/МПа	H, м
1,25	280,3	1,06	86,54	0,94	0,270	1,822	0,989	8,00	823	103	0,118	0,0046	215,7	491
2,25	281,4	3,32	84,28	1,01	0,487	1,830	0,981	4,83	823	170	0,118	0,0039	259,1	729
3,25	282,6	17,87	69,73	1,05	0,703	1,837	0,974	3,25	823	253	0,118	0,0040	252,7	985
4,25	283,7	28,91	58,69	1,08	0,920	1,845	0,967	2,50	823	329	0,118	0,0044	229,4	1226
5,25	284,9	37,60	50,00	1,10	1,136	1,852	0,962	2,09	823	393	0,118	0,0048	208,2	1445
6,25	286,0	44,78	42,82	1,12	1,352	1,860	0,957	1,84	823	446	0,118	0,0052	191,9	1645
7,25	287,2	50,89	36,71	1,14	1,569	1,868	0,953	1,68	823	489	0,118	0,0056	179,9	1831
8,25	288,4	56,21	31,39	1,15	1,785	1,875	0,949	1,57	823	524	0,118	0,0058	171,0	2006
9,25	289,5	60,92	26,68	1,17	2,001	1,883	0,946	1,49	823	551	0,118	0,0061	164,3	2174
10,25	290,7	65,14	22,46	1,18	2,218	1,890	0,944	1,43	823	573	0,118	0,0063	159,3	2336
11,25	291,8	68,97	18,63	1,19	2,434	1,898	0,942	1,39	823	591	0,118	0,0076	131,0	2481
12,25	293,0	72,48	15,12	1,20	2,650	1,905	0,940	1,36	823	605	0,118	0,0078	127,6	2610

15

Строим график распределения давления:

Распределение давлений

Н, м

Р, МПа

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

НКТ ЭК

Н, м

					Г, %
0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Lнас=2250м.

16

5.	Выбор типоразмеров насосов. Оценить напорные возможности УЭЦН в
			условиях освоения скважины после ремонта
	Потенциальный дебит скважины:
					103 м3/сут
	Необходимый напор насоса:
				Нскв (Q)=812 м
	Выбираем насос: ЭЦН5А-100-1350
			Совмещенная характеристика
		1600
		1400
		1200
	, м	1000			Паспортная характеристика
	Н				насоса
	Напор	800
		600			Фактическая
					характеристика насоса
		400			Характеристика скважины
		200
		0
		0	50	100	150
			Дебит Q, м3/сут
6.	Выбор типа НКТ с учетом устойчивости колонны к разрыву в опасном
	сечении, страгивающей нагрузке в резьбовом соединении и с учетом
максимального давления. Определить толщину стенки НКТ, группу
				прочности стали

Для расчетов выберем НКТ 73х5,5-Д ГОСТ 633-80.

Растягивающая нагрузка:

где d1 - диаметр по впадине нарезки 1-го винта; d2 – внутренний диаметр НКТ;

σтек – предел текучести (для стали марки Д, σтек = 372 106 Н).

17

Максимальная глубина спуска определяется по формуле:

где KЗ - коэффициент запаса по отношению к пределу текучести НКТ

(KЗ = 1,5);

q - вес погонного метра трубы с муфтой (q = 113,8 Н/м).

Расчет на страгивающую нагрузку производим по формуле Яковлева:

где D средний диаметр трубы в основной плоскости трубы;

двойная толщина стенки по впадине первого полного витка;

угол ежду гранью нарезки и осью трубы;

l – часть длины по которой происходит зацепление труб, м;

угол трения металла по металлу.

Максимальная глубина спуска, с учётом страгивающей нагрузки:

.

Расчет на допустимое внутренне давление ведется по формуле Барлоу:

где	толщина стенки НКТ;
	условный диаметр НКТ;
	коэффициент запаса прочности.

18

Произведем расчет при условии, что в колонне НКТ находится пластовая вода:

Таким образом, после проведения расчетов можно сделать вывод о том, что выбранные НКТ 73х5,5-Д ГОСТ 633-80 выдерживают нагрузку на разрыв,

страгивание и внутреннее давление.

7.Определение максимального габаритного размера УЭЦН в скважине

Наружные диаметры двигателя, насоса и НКТ необходимо выбирать с учётом их размещения вместе с кабелем в эксплуатационной колонне. Допустимый зазор между наружным диаметром агрегата и внутренним диаметром эксплуатационной колонны должен быть не менее пяти мм. Тогда наибольший допустимый основной размер агрегата определится по формуле:

			агр		эк	доп				мм
Фактический диаметр агрегата с учётом плоского кабеля составит:
факт	эд		н							мм
агр				к		п					агр

где Dн – наружный диаметр насоса; hкп– толщина плоского кабеля;

Sп– толщина металлического пояса, крепящего кабель к агрегату.

Основной размер агрегата с учётом НКТ и круглого кабеля определяется по формуле:

									а р
где	диаметр муфты НКТ;
	диаметр круглого кабеля.
Поскольку				а р , то выше агрегата следует установить 100-150

метров насосных труб меньшего диаметра, при котором будет выполняться

условие а р .

19

8.Выбор трансформаторной станции, станции управления. Подбор

типоразмера устьевой арматуры

Для выбора автотрансформатора и определения величины напряжения в его вторичной обмотке необходимо найти падение напряжения в кабеле:

с

к

В

Ом

км

где – активное удельное сопротивление кабеля;

–коэффициент мощности установки;

–коэффициент реактивной мощности;

=0,10 Ом/км – индуктивное удельное сопротивление кабеля .

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно сумме напряжений электродвигателя (350 В) и потерь напряжения в кабеле:

Этому требованию удовлетворяет трансформатор АТСБ3-100.

9. Расчет мощности УЭЦН с учетом потребляемой мощности ПЭД, потерь мощности в кабеле, КПД станции управления и трансформатора.

Подбор типоразмера ПЭД, расчет мощности ПЭД при откачке в принятом режиме. Подбор кабеля. Определение удельного расхода электроэнергии.

К.П.Д. насоса рассчитаем для насоса ЭЦН-100-1350 с номинальной подачей

100 м3/сут. Для этого определим паспортную номинальную характеристику

насоса [1 стр. 247]:

20