Тема: Насосная эксплуатация скважин. Выбор оборудования ШСНУ

Лабораторная работа №7

1. Основные теоретические положения

Штанговая скважинная насосная установка (ШСНУ) – плунжерный (поршневой) насос, устанавливаемый в скважине на большой глубине, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны специальных штанг (рис. 1).

ШСНУ включает оборудование:

а) наземное – станок-качалку и оборудование устья;

б) подземное – НКТ, насосные штанги, скважинный насос и различные защитные устройства.

Проектирование ШСНУ состоит из двух этапов.

I. Выбор компоновки ШСНУ, т.е. взаимосвязанной совокупности следующих параметров: диаметр и тип скважинного штангового насоса, глубина его спуска и конструкция НКТ, а также типоразмер предварительно заданного станка-качалки.

II. Обоснование конструкции штанговой колонны, уточнение типоразмера станка-качалки и расчет других характеристик.

Рис. 1. Схема ШСНУ:

1 – скважинный насос невставной; 2 – колонна НКТ; 3 – колонна насосных штанг; 4 – шток сальниковый; 5 – канатная подвеска: 6 – фонтанная арматура с устьевым сальником;

7 – станок-качалка

2. Порядок расчета и подбора оборудования

1. Определяют плотность смеси по формуле (при высоком газовом факторе и В< 80%)

=(880+70+1100)/1,15=1906,5 кг/м³ (1)

где r_н – плотность нефти, кг/м³;

r_г – плотность газа, кг/м³;

r_в – плотность воды, кг/м³;

G₀ – газовый фактор, м³/м³;

B – обводненность скважиной продукции, %;

b_н – объемный коэффициент нефти.

2. Определяют глубину спуска насоса, м,

=2110-(17-1,88)*10⁶/1906,5*9,81=1301м. (2)

где L_c – глубина скважины, м;

Р_пр.опт – оптимальное давление на приеме насоса, МПа;

g – сила тяжести, Н/кг.

=0,5+0,3*0,5*9,2=1,88 МПа. (3)

3. Для заданных на поверхности дебита нефти (Q_н) и обводненности продукции (В) рассчитывают объемный расход (дебит) продукции скважины Q_ж(r), м³/сут, при давлении на приеме Р_пр.опт:

=7,87*1,0498/0,5=16,52 м³/сут, (4)

где Q_н – дебит нефти, м³/сут.;

– объемный коэффициент жидкости при давлении на приеме Р_пр.опт.

=15,74-15,74*0,5=7,87 м³/сут; (5)

=30/1906,5*10^-3=15,74 м³/сут. (6)

=1,0498

, – объемные коэффициенты нефти и воды при давлении на приеме;

=1,09974 (7)

.

4. Высоту подъема продукции при известных глубине спуска насоса L_н, устьевом давлении Р_у и давлении на приеме насоса вычисляют по формуле:

=1301-102(1,88-1,6)=1272,5м. (8)

5. По диаграмме А.Н. Адонина (рис. 2) по известным значениям проектного дебита Q_ж(r) и высоте подъема жидкости L выбирают диаметр скважинного насоса D_пл. Для этого на горизонтальной оси находят глубину спуска насоса и из этой точки восстанавливают перпендикуляр до пересечения с горизонтальной линией, соответствующей заданному объему откачиваемой жидкости.

Тип скважинного насоса выбирают в соответствии с областями применения скважинных штанговых насосов (прил. 2).

6. Устанавливают режим откачки. С целью создания статического режима откачки и уменьшения нагрузок на головку балансира принимают длину хода, равную максимальной, и определяют число качаний (принимают, как правило, n£8):

=16,52/1440*0,0008*3,5*0,8=5,1, (9)

где F_nл – площадь сечения плунжера, ( =0,0008 м²);

D_пл – диаметр плунжера, м;

S – длина хода сальникового штока, м;

a – коэффициент подачи насоса (принимаем a=0,8);

1440 – количество мин. в сутках.

7. Определяем необходимую мощность (кВт), двигателя по формуле Ефремова и выбираем тип двигателя.

= кВт. (10)

где D_пл – диаметр плунжера, м; S – длина хода плунжера, м; r_см – плотность смеси, кг/м³; L – высота подъема жидкости, м; h_н – КПД насоса, h_н=0,9; h_ск – КПД СК, h_ск=0,82; К¹ – коэффициент степени уравновешенности СК, К¹=1,24; h – КПД привода, h=0,8.

Рис. 2. Диаграмма А.Н. Адонина для станков-качалок:

цифры в кружках – диаметры скважинных насосов

Задание. Выбрать компоновку ШСНУ для следующих условий по вариантам:

Параметры	Вариант
Глубина скважины Lc,м
Забойное давление Рзаб, МПа	17,0
Планируемый отбор жидкости Qж, м3/сут
Обводненность скваж. продукции В	0,5
Плотность нефти rн, кг/м3
Плотность воды rв, кг/м3
Плотность газа rг, кг/м3	1,4
Давление насыщения Рнас, МПа	9,2
Газовый фактор G0, м3/м3	50,0
Устьевое давление Ру, МПа	1,6
Объемныйкоэффициент нефти bн	1,15

Приложение 1

Техническая характеристика станков-качалок типа ПШГН

(привод штанговых глубинных насосов)

Параметры	ПШГН 6-3	ПШГН 8-3	ПШГН 10-3	ПШГН 12-3
Нагрузка на устьевом штоке, кН
Система уравновешивания	Роторная	Комбинированная
Число двойных ходов в мин.	2,0-8,5	3,0-8,5
Длина хода штока, м	1,2; 1,6; 2,0; 3,0
Мощность двигателя, кВт	15-18,5	22-30		30-37
Масса привода, кг

Техническая характеристика станков-качалок UP(Румыния)

Параметры	UP9T-2500-3500	UP12T-3000-5500	LUFKIN
Максимальная нагрузка на полированном штоке, кН
Максимальный момент редуктора, кг×м			-
Длина хода, м	0,9;1,2;1,5;2,0;2,5	1,5;2,0;2,5;3,0	1,7;2,16;2,59;3,0
Число двойных ходов в мин.	6-15	6,6-12	6,6-8,9
Передаточное число редуктора	36,344	36,10	-
Диаметр клиноременного шкива, мм			-
Вес станка-качалки, кг			-

Приложение 2

Характеристика штанговых насосов

Тип насоса	Условный размер насоса, мм	Длина хода плунжера, мм
НН1Б	29; 32; 38; 44; 57	1200-6000
НВ2Б	32; 38; 44; 57	1800-6000
НН2Б	32; 44; 57; 70; 95	1200-4500
НВ1С	29; 32; 38; 44; 57	1200-3500
НН2С	32; 44; 57; 70; 95	1200-3500
НН1С	29; 32; 44; 57
НН2БУ	44; 57	1800-3500
ННБА	70; 95;102	2500-4500

Рис. 3. Типы скважинных штанговых насосов:

НВ1 – вставные с замком на верху; НВ2 – вставные с замком внизу; НН – невставные без

ловителя; НН1 – невставные с захватным штоком; НН2 – невставные с ловителем