Расчет, подбор станка-качaлки и скважинных насосов

Тема:

Расчет, подбор станка-качaлки и скважинных насосов

скважина насос электродвигатель

Задача. Выбрать подземное и наземное оборудование ШСНУ для скважин установить параметры работы штанговой скважинной насосной установки, определить необходимую мощность электродвигателя.

Исходные данные задачи:

Расстояние от устья до верхних отверстий фильтра, Н_ф = 1875 м.

Диаметр эксплуатационной колонны D_к = 168 мм.

Коэффициент продуктивности скважины К = 5 т/сут МП.

Пластовое давление МПа.

Забойное давление МПа.

Газовый фактор G = 50 м³/т.

Плотность воды ?_в = 1100 кг/м³.

Плотность нефти ?_н = 800 кг/м³.

Плотность газа ?_г = 1,2 кг/м³.

Обводнённость продукции скважины n_в = 70 %.

Давление на устье скважины Р_у = Р_буф = 1,0 МПа

Решение:

1. Определяем планируемый отбор жидкости по уравнению притока при показателе, фильтрации n = 1.

2. Определяем глубину спуска насоса по формуле:

где — оптимальное давление на приеме насоса, МПа.

Оптимальное давление на приеме насоса устанавливается опытным путем для каждого месторождения или принимается приближенно по соседним скважинам, работающим в аналогичных условиях. Для расчета можно принять .

Плотность смеси ниже приема насоса определяется следующим выражением:

при малом газосодержании и обводнённости более 80%, по формуле:

при высоком газосодержании и обводнённости продукции менее 80%, по формуле:

где b — объемный коэффициент нефти, принимаем условно b = 1,12.

3. Определяем объемную производительность установки, задавшись предварительно коэффициентом подачи насосной установки а = 0,6?0,8 (для расчета примем а = 0,7)

4. По диаграмме А.Н. Адонина для базовых станков-качалок выбирают по найденному дебиту в объемных единицах () и глубине спуска насоса (L_н) диаметр насоса (плунжера) (d_н) и тип станка-качалки (СК), записываем техническую характеристику станка-качалки.

В нашем случае подходит станок-качалка петого типа 5СК6-1,5-1600 с наибольшей допустимой нагрузкой в точке подвеса штанг 6тн (6000 кгс), длиной хода точки подвеса штанг 1,5м (от 600 до 1500 мм), наибольшим моментом на ведомом валу редуктора , с системой уравновешивания – комбинированной и максимальным числом качаний в минуту – 15.

Диаметр насоса для условий задачи по диаграмме рекомендуется принять .

5. Выбираем тип насоса, например НСВ-38, наружный диаметр которого в соответствии с ГОСТом составит (d_н).

6. Подбираем тип и размер НКТ из условия:

— для не вставных насосов;

— для вставного насоса;

где — диаметр плунжера насоса;

— максимальный диаметр вставного насоса мм;

— внутренний диаметр НКТ, мм.

Принимаем гладкие НКТ марки «К» с условным диаметром , с толщиной стенки , внутренним диаметром , для которых выполняется условие: , .

7. Выбираем в зависимости от диаметра и глубины спуска насоса конструкцию колонны штанг.

Это можно сделать по таблице исходя из допустимой глубины спуска штанг при соответствующем диаметре насоса.

При глубине спуска насоса соотношение двухступенчатой колонны штанг и 16 мм, составит при приведенном напряжении стали , соответственно: 46% и 54% (,).

Принимаем (нижняя ступень 1043 х 0,54= 563 м);

(верхняя ступень 1043 – 563 = 480 м).

8. Устанавливаем параметры работы ШСНУ (режим откачки) с максимальной длиной хода S = 1,5 м (см. техническую характеристику выбранного СК), минимальным диаметром насоса. Число качаний вычисляют по формуле:

где Q — планируемый отбор жидкости из скважины, т/сут;

— площадь поперечного сечения плунжера, м²;

— коэффициент подачи насосной установки;

S — длина хода сальникового штока, м;

– плотность водонефтяной смеси, т/м3.

Принимаем число качаний СК , что находится в пределах технической характеристики принятого станка-качалки.

9. Определяем необходимую мощность электродвигателя СК и выбираем тип электродвигателя по формуле Д.В. Ефремова:

где , S — диаметр плунжера и длина хода плунжера, м;

n — число качаний в минуту;

— глубина спуска насоса, м;

— плотность смеси, кг/м³;

— 0,85…0,95 — КПД насоса (принимаем );

— 0,8-0,85 — КПД «СК»;

— коэффициент подачи насосной установки, ;

— коэффициент, учитывающий степень неуравновешенности СК, .

По таблице подбираем соответствующий электродвигатель серии АОП, применяемых для СК:

АОП-51-4 номинальной мощностью 4,5 кВт с частотой вращения в минуту 1440 об/мин при номинальной нагрузке скольжения 4 %, ток статора 9,5 А, КПД — 84,5 %, , масса 80 кг.

Вывод: я изучил принципы подбора и оптимизации работы УШСП с применением ПЭВМ, с помощью расчетов.