Выбор типоразмера глубины спуска в скважину и режима работы установки ЭЦН

 

Выбор глубины погружения и расчет сепарации  газа у приема насоса

Глубина спуска электроцентробежного насоса в скважину определяется из условия обеспечения минимального забойного давления. При газосодержании до 7% напорная характеристика насоса не ухудшается; при содержании газа 7 - 20% необходимо в расчет напора вносить поправку, а при газосодержании более 30% наблюдается срыв подачи насоса. Рекомендованное значение предельного газосодержания в мелкодисперсной фазе у приема насоса равно 35%. Наиболее оптимальным значением свободного газосодержания на приеме ЭЦН следует считать 30 - 40%. С учетом последнего на кривой изменения давления по стволу скважины следует найти участок с таким газосодержанием и с учетом кривизны ствола скважины выбрать глубину спуска насоса. Как показывает практика эксплуатации ЭЦН, наличие в насосе такого количества свободного газа приводит к увеличению МРП скважин на 10 - 15%.

При выполнении расчетов определение глубины подвески насоса обычно выполняется для 2-3 вариантов конструкции установок. Для них же выполняются и все остальные расчеты.

При выполнении проверочных расчетов (расчет изменения давления по стволу скважины выше приема насоса и изменения давления по НКТ) следует учитывать сепарацию газа  у приема ЭЦН.

Величину коэффициента сепарации для скважин, оборудованных установками ЭЦН, определяют:



Для построения напорной характеристики скважины задаются несколькими значениями дебита (5-6, начиная от нуля); по расчетным точкам в координатах Q=f(H) строится линия развиваемого пластом напора Hcкв. В дальнейшем на напорную характеристику скважины накладывается характеристика насоса для отыскания точки их пересечения, определяющая дебит скважины, равный подаче ЭЦН (см. рисунок 6.7.1).

Выбор диаметра НКТ для установок ЭЦН  осуществляют в зависимости от дебита скважины:

Дебит по жидкости, м3/сут

менее 150

150-300

более 300

Внутренний диаметр НКТ, мм

50,3

62

76



Рис. 6.7.1 – Типичная характеристика погружного центробежного насоса

 

Подбор и корректировка рабочих характеристик центробежных   насосов

По кривым типовых характеристик погружных ЭЦН, дебиту по жидкости и требуемому напору выбирают несколько насосов, обеспечивающих необходимый отбор жидкости в области рабочих режимов работы насосов при условии:

0,6 ≤ Qж/Qв.опт ≤ 1,2  ,                            (6.7.7)

где Qв.опт – подача насоса по воде в оптимальном режиме. Точки пересечения характеристик насоса с характеристикой скважины дадут значения подачи выбранных насосов по воде.

На практике свойства откачиваемой продукции скважины отличаются от свойств воды: вода с нефтью образует эмульсии; если давление у приема насоса меньше давления насыщения, то в насос попадает свободный газ. Поэтому для повышения точности расчетов делают корректировку характеристик насоса на вязкость откачиваемой среды и наличие свободного газа.

Зависимость напора, подачи и к.п.д. насоса от вязкости откачиваемой жидкости учитывают с помощью специальных коэффициентов. С увеличением вязкости в рабочих ступенях насоса возрастают сопротивления потоку и потери энергии на вращение дисков колеса в жидкости, трение в пяте рабочего колеса. Все это уменьшает подачу, напор, к.п.д. насоса и повышает потребляемую мощность.

При газосодержании на приеме насоса 5-7% и менее, влиянием газа на работу насоса можно пренебречь, а пересчет характеристик насоса с воды на эмульсию выполняют по номограммам П.Д.Ляпкова - В.П.Максимова – для жидкостей, вязкость которых в пластовых условиях не превышает 0,03 - 0,05 см2/c. Для повышенных значений вязкости, газосодержания нефти и температуры необходимо корректировать рабочие характеристики насоса.

В качестве вязкостной характеристики продукции нефтяных скважин используется кинематическая кажущаяся вязкость (м2/c);


1. Вначале определяют долю воды в продукции скважины при стандартных условиях, тип эмульсии, а с учетом давления в насосе, температуры и газонасыщенности рассчитывают вязкость эмульсии.

2. Определяют среднюю температуру газожидкостной смеси в насосе.

3. Задаваясь рядом значений Q/Qв.опт, и определив по фактической водной характеристике Qв.опт, находят  Qi = (Q/Qв.опт)·Qв.опт  в соответствии с ранее выбранными значениями (Q/Qв.опт).

4. Для полученных значений Qi по характеристикам насоса определяют соответствующие ему Нi.

5. Вычисляют значение коэффициента быстроходности. Если число оборотов вала насоса неизвестно, то оно принимается равным 295 c-1.

6. По определенному числу Рейнольдса для оптимального режима (Q/Qв.опт=1) по формулам (6.7.14), (6.7.15) находят значение коэффициента КН,Q для ламинарного и турбулентного режима течения смеси в насосе. Затем из двух значений КН,Q  выбирают меньшее.

7. Из формулы (6.7.10) находят величину Q, соответствующую подаче насоса на водонефтяной эмульсии.

8. По найденному значению Q из п.7 находят новое значение числа Рейнольдса и затем уточненное значение КН,Q. Эти операции по уточнению коэффициента КН,Q осуществляют до тех пор, пока последующее значение КН,Q не будет отличаться от предыдущего более чем на 0,02.

9. По числу Рейнольдса из п.8, соответствующего окончательному значению КН,Q и значению Q=Qв.опт, по формулам (6.7.14), (6.7.15) определяют величину коэффициента Кh опять для двух режимов, из которых выбирают меньшие.

10.   Определяют подачу, напор, к.п.д. насоса (6.7.10), (6.7.11), соответствующие режиму Q = Qв.опт.

11.   Операции 1-10 повторяют и для других принятых значений отношений Q/Qв.опт,  после чего строят график Q-H, h-Q, Q-N, где N – потребляемая насосом мощность (кВт) при откачке скважинной продукции в выбранном режиме.

Для расчетов величины потребляемой мощности можно воспользоваться формулой:


,    (6.7.16)

При газосодержании на приеме насоса до 7% его можно не учитывать. При увеличении свободного газосодержания напорная характеристика и к.п.д. наcоса смещаются влево с резким уменьшением к.п.д. Практически для исключения вредного влияния газа целесообразнее предусмотреть установку на вале насоса специального газового сепаратора конструкции П.Д.Ляпкова или в качестве первых 10 - 15 ступеней установить рабочие ступени от насоса тех же габаритов, но большей производительности.


Ищи здесь, есть все, ну или почти все

Архив блога