Выберем оборудование ШГНУ и определим параметры работы насоса.
Задача 1
Подобрать колонну НКТ для фонтанной эксплуатации скважины, рассчитать 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.
Схема спущенной НКТ:
Исходные данные:
длина V1 = 640 м,
длина V3 = 3600 м,
длина D2 =1350 м,
темп набора угла q = 1,3 град/10м,
размер О.К.- 168х8,9 мм,
плотность ρж =830 кг/м3,
давление буферное Рбуф = 0,2 МПа.
Решение:
1. Рассчитаем общую длину ОК.
Рассчитаем радиус кривизны R1:
; R1= 180*10/(3,14*1,3)=440,9 м.
Найдём угол наклона Θ:
DC = D2 – R1 =1350-440,9= 909,1м;
DO = V3 – V1 = 3600-640=2960м;
DOC = tg-1 DC/DO= tg-1909,1/2960= 17,070;
OC = DO/cos DOC =3096,2м;
BOC = cos-1 R1/OC = cos-1 440,9/3096,2=81,810;
BOD = BOC – DOC = 81,81 -17,07=64,740;
Θ = 90 – BOD = 90 – 64,74= 25,260.
Найдём суммарную длину MC:
BC= √(OC2 – R12)= 3064,65 м;
AB = (π/180)*R1* Θ = (3,14/180)*440,9*25,260 =196,08 м;
MC = V1 + AB + BC = 640+196,08+3064,65=3900,93 м.
2.Теперь подберём НКТ. Начинаем с труб худшего качества:
НКТ 102*6,5Д (σt = 380 МПа) с треугольной резьбой, для нижней секции
По формуле Яковлева-Шумилова рассчитаем предельную страгивающую нагрузку, труба стронется при
= (3,14*93,29*10-3*4,69*10-3*380*106)//(1+0,42*93,29*10-3*0,384/(2*49,3*10-3)) = 452784,84 Н; – достигнув этого значения резьба стронется.
b = δ – h = 6,5– 1,81= 4,69 мм;
d = Dн – 2 * δ = 101,6 – 2 * 6,5= 88,6 мм;
Dср = d + b =88,6+ 4,69= 93,29 мм;
Lрез = 49,3мм;
η=b/(δ + b) =4,69/(6,5+4,69) =0,42– поправка Шумилова;
Теперь подсчитаем прочность тела трубы:
|
|
Pпр= π/4 [(Dн)2 – d2] * σt=3,14/4[(101,6)2-88,62]*380*106=522036,93H.
Так как Pстр<Pпр дальнейший расчет ведем по страгивающей нагрузке: определяется допустимая глубина спуска данной трубы с заданным коэффициентом запаса.
Места соединения труб более предрасположены к разрыву, поэтому при подсчёте Lт обратим внимание на Pстр :
Lтр.1= Pстр/q*n*g, где n – коэффициент запаса;
Lтр.1= 452784,84/(15,76*1,3*9.81) = 2252,8 м.
Т.к. скважина наклонная, то найдём неиспользованное напряжение, т.е. облегчение колонны в связи с наклоном траектории:
QBC= BC * q * g * cos Θ=3064,65* 15,76* 9.81 * 0,929= 440171,4Н;
Qт. верт.=BC * q * g= 3064,65*15,76*9.81 =473812,1 Н;
Qт. верт - QBC= 473812,1-440171,4=33640,6 Н; – облегчение.
Значит, можно добавить колонну длиной:
L т. верт=33640,6/(15,76*9,81*1,3)=167,4 м.
Общая длина нижней секции:
Lт. общ.1 = Lт + L т. верт = 2252,8+167,4=2420,2 м;
Qт. общ.1.=473812,1 Н.
Определим допустимое внутреннее давление
Pвн=2*δ*[σ]/D=2*6,5*380/101,6=48,6 МПа.
Определим фактическое внутреннее давление:
Pф=ρ*g*V3+Pбуф= (830*9,81*3600)*10-6+0,2=31,95 МПа.
Коэффициент запаса (при условии, что в затрубе ничего нет):
η=Pвн/Pф=48,6/31,95=1,52.
3.Подбираем НКТ для верхней секции большей прочности:
трубы с высаженными наружу концами с треугольной резьбой –НКТ 102x6,5 К (σ=490 МПа).
До устья не хватает:
|
|
Lт. общ 2 = MC- Lт. общ 1=3900,93-2420,2=1480,73 м.
По формуле Яковлева-Шумилова рассчитаем предельную страгивающую нагрузку, труба стронется при
=(3.14*96,64*10-3*7,89*10-3*490*106)/
/(1+0,548*96,49*10-3*0,384/(2*51,3*10-3)) = 977750,9 Н; – достигнув этого значения резьба стронется.
Где
b = (Dвыс – d)/2-h=(108– 88,6)/2-1,81=7,89мм;
d = Dн – 2 * δ = 101,6 – 2 * 6,5= 88,6 мм;
Dср = d + b = 88,6+7,89= 96,49мм;
Lрез = 51,3мм;
η=b/(δ + b) =7,89/(6,5+7,89) =0,548– поправка Шумилова;
Теперь подсчитаем прочность тела трубы:
Pпр= π/4 * [(Dн2 – d2)] * σt=3,14/4*([101,62-88,62]*490) = 951085,6H.
Так как Pстр>Pпр дальнейший расчет ведем по предельной прочности тела трубы: определяется допустимая глубина спуска данной трубы с заданным коэффициентом запаса.
Места соединения труб более предрасположены к разрыву, поэтому при подсчёте Lт обратим внимание на Pпр :
Qт. общ 2 =1480,73*15,76*9,81=228 929,14 Н.
Суммарный вес колонны:
Qт.общ=Qт.общ.1+Qт.общ.2=473812,1+228 929,14 = 702 741,24 Н.
Коэффициент запаса:
η =Pпр.2/Qт.общ.=951085,6 /702 741,24 = 1,35.
Выбранная нами ступенчатая колонна НКТ проходит по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.
Задача 2.Рассчитать необходимый напор ЭЦН, выбрать насос и электродвигатель для заданных условий скважины.
Исходные данные:
внутренний диаметр эксплуатационной колонны - 130 мм;
|
|
дебит жидкости Q =410 м3/сут;
глубина скважины -2648 м;
статический уровень hст = 1100 м;
коэффициент продуктивности скважины К= 80 м3/(сут · МПа);
глубина погружения под динамический уровень h = 50 м;
кинематическая вязкость жидкости ν = 3сСт;
превышение уровня жидкости в сепараторе над устьем скважины hг=20 м;
избыточное давление в сепараторе Рс = 1,2МПа;
расстояние от устья до сепаратора l = 50 м;
плотность добываемой жидкости ρж = 840 кг/м3.
Решение:Определяем площадь внутреннего канала НКТ при Vср = 1,25м/с:
Внутренний диаметр по формуле
.
Ближайший больший dвн имеют НКТ диаметром 73 мм (dвн = 62 мм).
|
|


Депрессия будет равна
Число Рейнольдса
Относительная гладкость труб по формуле:
.
Определим λ для сравнений.
|
|
|


Потери на трение в трубах
|


Потери напора в сепараторе
|
|
|
|
|
|
|
|
|


Для получения дебита Q = 410м3/сут и напора Нс =1941,4м выбираем ЭЦНИ5А - 400 - 2000 с числом ступеней 516, учитывая, что эксплуатационная колонна у нас внутренним диаметром 130 мм (гр. 5А).
|
|
Строим участок рабочей области характеристики Q - Н (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Рабочая область ЭЦН
По соотношению найдем напор насоса на реальной жидкости, если по условию ρж = 840 кг/м3;
.
Для совмещения характеристик насоса и скважины определим число ступеней, которое нужно снять с насоса:
Следовательно, насос должен иметь 421 ступень, вместо снятых устанавливаются проставки.
При установке штуцера на выкиде из скважины мы совмещаем напоры ЭЦН и скважины, но уменьшаем подачу ЭЦН, одновременно уменьшая его КПД.
Полезная мощность электродвигателя
Необходимая мощность двигателя
Ближайший больший типоразмер это ПЭД140 - 117 с КПД 0,94, Задача 3. Для заданных условий скважин осуществить:выбор оборудования ШГНУ и определить параметры работы насоса,определение нагрузок на головку балансира СК, определить длину хода плунжера, расчет производительности и коэффициента подачи.
Исходные данные:
Диаметр эксплуатационной колоны Dэк=124 мм,
Глубина подвеса насоса Hсп=1280 м,
Буферное давление Pбуф=0,3 МПа,
Пластовое давление Pпл=115,3атм=11,53 МПа,
Плотность 840 кг/м3,
Вязкость 0,11см2/с.
Забойное давление Pзаб=100атм=10 МПа,
Дебит жидкости Q=15 т/сут=17,8 м3/сут,
Обводненность 95 %,
Динамический уровень Hд=1200 м,
Решение:
Выберем оборудование ШГНУ и определим параметры работы насоса.
По диаграмме А. Н. Адонина на пересечении проекций Q = 17,8 м3/сут и L = 1280 м находим 5СК4-2,1-1600, выбираем диаметр плунжера насоса 32 мм.
Выбираем диаметр штанги22 мм (длина ступени 31%) и диаметр штанг19 мм (длина ступени 69%). При общей глубине спуска 1280 м длина спуска штанг диаметром 22 мм -396,8 м, глубина спуска 19 мм - 883,2 м.
Режимные параметры 5СК4-2,1-1600 Sа = 0,84, 1,26, 1,86, 2,1м - длина хода точки подвески штанг. Число качаний, n = 5 – 15 мин-1.
При длине хода Smax = 2,1 м, Qmax=28м3/сут, число качаний будет:
=15*(17,8/28)=9,5мин-1.
Определим параметры работы насоса аналитическим методом, исходя из минимума напряжений в штангах.
Задаваясь стандартными длинами хода, определяем число качаний, площадь и диаметр плунжера.
n=6,58
Fпл=
Dпл=
№ реж | S, м | N | Fпл, см2 | Dпл, см |
1 | 0,84 | 13,26 | 10,64 | 3,68 |
2 | 1,26 | 10,12 | 9,3 | 3,44 |
3 | 1,86 | 7,8 | 8,17 | 3,23 |
4 | 2,1 | 7,2 | 7,84 | 3,16 |
5 | 4,9 | 5 | 5,9 | 2,74 |
6 | 2,03 | 9 | 7,89 | 3,17 |
7 | 1,32 | 12 | 9,16 | 3,42 |
Средняя масса двухступенчатой колонны штанг
qср=q1*0,31+q2*0,69=3,14*0,31+2,35*0,69=2,6 кг/м.
где q1 и q2 - масса 1 п.м верхней и нижней секций штанг соответственно.
Из таблицы видно, что наиболее приемлемыми режимами работы насоса являются 4 и 6.
Для выбора оптимального режима определим максимальные значения нагрузок в точке подвеса штанг:
Для режима 4:
==7,84*10-4*840*1280* *9,81+2,6*1280*9,81*(0,893+(2,1*7,22)/1440)=39891,94 Н,
Для режима 6:
=7,89*10-4*840*1280*9,81+
+2,6*1280*9,81*(0,893+(2,1*92)/1440)=39996,8 Н,
Где
b= = 1-840/7850=0,893
Наиболее выгодным режимом будет 4-й. Минимальную нагрузку найдем по формуле:
=2,6*1280*9,81*(0,893-(2,1*7,22/1440))=26686,2H.
Определим максимальное и минимальное напряжения и σпр:
=39891,94/3,8*10-4=105 МПа;
=26686,2/3,8*10-4=70,2 МПа;
где fш - площадь поперечного сечения штанг.
=(105-70,2)/2=17,4 МПа,
=(17,4*105)1/2=42,74 МПа.
Выбираем штанги из стали 20Н2М σпр. = 90 МПа для некоррозионных условий.
Коэффициент запаса прочности штанг составит
=390/105=3,7.
Определим необходимое число качаний при использовании стандартного диаметра плунжера
=7,2*3,16/3,8=5,98мин-1.
Для насоса допустимы длина хода 2,1 м и глубина спуска 1280 м. Диаметр НКТ 73 x 5,5 мм.
Определим диаметр шкива электродвигателя для нестандартного числа качаний:
=5,98*38*1000/1470=154,6 мм.
Мы увеличили диаметр насоса, уменьшили число качаний с 9,5 до 5,98 мин-1.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 318; Мы поможем в написании вашей работы! |

Мы поможем в написании ваших работ!