Расчет узлов установки электроцентробежного насоса для откачки жидкости из нефтяной скважины : Курсовая работа (т) по Физика

Рубрикатор

Физика

Курсовые работы (т)

Расчет узлов установки электроцентробежного насоса для откачки жидкости из нефтяной скважины

1. Расчет оптимального забойного давления

. Расчет потенциального дебита скважины

Рассчитаем текущее пластовое давление, зная статический уровень:

Определяем плотность смеси на участке «забой скважины - прием насоса»:

Для того, чтобы подобрать насос, необходимо произвести следующие расчеты:

Определяем глубину расположения динамического уровня при заданном дебите жидкости:

Оптимальное давление на приеме насоса:

3. Расчет оптимальной глубины погружения насоса

. Расчет глубины спуска насоса с учетом искривленности скважины

Определяем температуру жидкости на приеме насоса:

Объемный коэффициент жидкости при давлении на входе в насос:

Определяем дебит жидкости на входе в насос:

Объемное количество свободного газа на входе в насос:

Расход газа на входе в насос:

Газосодержание на входе в насос:

Истинное газосодержание на приеме насоса находим по методу А.П.Крылова и Г.С. Лутошкина:

Критический расход газа:

Поверхностное натяжение газонасыщенной нефти на границе с выделившимся газом:

Поверхностное натяжение газонасыщенной нефти на границе с водой

Истинное газосодержание на входе в насос:

Работа газа на участке «забой - прием насоса»:

Работа газа на участке «нагнетание насоса - устье скважины»:

Где

Потребное давление насоса:

По величине подачи насоса на входе, потребному давлению (напору насоса) и внутреннему диаметру обсадной колонны выбирается типоразмер погружного центробежного насоса и определяются величины, характеризующие работу этого насоса в оптимальном режиме (подача, напор, КПД, мощность).

Выбираем насос УЭЦН50-1300.[4 с. 114]

Построение паспортной и фактической характеристик ЭЦН

На отличие реальной характеристики насоса от паспортной влияют: вязкость реальной продукции, протекающей через насос, наличие в продукции скважины свободного газа, попадающего в насос и несоответствие геометрии проточных органов насосов и состояния поверхностей номинальным расчетным параметрам.

Выбираем ряд подач насоса, а также оптимальную подачу насоса при .

Для выбранных подач с характеристики насоса определяют соответствующие им напоры и КПД. Значения параметров представлены в таблице 1.

скважина насос давление погружение

Таблица 1

Параметр123Q, м³/сут255070H, м140013601005?, %31,533,531,5

Влияние несоответствия геометрии проточных органов насосов и состояния поверхностей номинальным расчетным параметрам.

Рассчитываем снижение напора при соответствующих подачах вследствие несоответствия геометрии проточных органов насоса и состояния поверхностей номинальным расчетным параметрам:

Определяем реальные напор насоса и КПД :

Результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Параметр123Q, м³/сут255070H', м11521112757?', %25,927,423,7

По полученным расчетным данным строим зависимости . Мощностная характеристика остается без изменений. Результат представлен на рис. 1.

Рисунок 1

Влияние вязкости на характеристику насоса

Найдем значение средней вязкости:

По водяной (скорректированной) характеристике насоса для оптимального режима определяется подача , а из паспортных данных - число оборотов вала насоса в минуту . Полученное значение откладывается на шкале подач номограммы. Из полученной точки проводится вертикальная линия вверх до пересечения с соответствующей линией числа оборотов . Из точки пересечения линий и проводится горизонтальная линия до пересечения с линией вязкости , соответствующей среднему значению кинематической вязкости жидкости в насосе. Из точки пересечения этих линий проводится вертикальная прямая до пересечения ее с соответствующими кривыми пересчетных коэффициентов: . Пересчетные коэффициенты определяем по номограмме П.Д. Ляпкова [Прил.1]. Полученные точки пересечения дают значения пересчетных коэффициентов для определения подачи, напора и КПД при работе насоса на вязкой жидкости , рассчитываем:

Аналогично находим значения параметров в других точках. Результаты заносим в таблицу 3.

Таблица 3.

K?KQKHQ, м³/сутH, м?, %N, кВт10,860,970,9524,3109522,313,520,860,980,9749,0107923,625,430,860,990,9869,374220,428,6

С учетом коэффициентов строим скорректированную характеристику насоса с учетом вязкости.

Рисунок 2

Влияние свободного газа на характеристику насоса

Для учета влияния свободного газа используем номограмму [Прил.2]. Из точки с газосодержанием на приеме насоса проводим вертикаль до пересечения с линией . Из точки пересечения проводим горизонтальную линию влево до пересечения со шкалой , получая точку 0,54, а также вправо до пересечения с линией . Из точки пересечения этих линий проводим вертикаль вверх до пересечения со шкалой , получая точку 0,62 и вниз до пересечения с линией . Из этой точки проводим горизонтальную линию вправо до пересечения со шкалой , получая точку 0,78. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4.

Q, м³/сутH, м?, %N, кВт124,359113,810,5249,058314,619,8369,340112,722,3Строим скорректированную характеристику насоса с учетом влияния свободного газа.

Рисунок 3

. Расчет распределения температуры по стволу скважины

Температура потока в любом сечении между кровлей пласта и основанием двигателя насоса находится по формуле:

- геотермальный градиент

Аналогично считаем значения температуры в остальных точках. Результаты заносим в таблицу 5.

Таблица 5

L, мТ, ?С154021,5160022,2170023,3180024,5190025,7200026,8218629,0

Температуры жидкости после прохождения ПЭД на уровне:

Температуры жидкости на выходе из насоса на уровне:

Температура потока в любом сечении колонны подъемных труб:

Аналогично находим значения температур для остальных точек. Результаты заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

L, мТ, ?СL, мТ, ?С017,690027,410018,7100028,520019,8110029,630020,9120030,740022,0130031,850023,1140032,960024,1150034,070025,2152534,380026,3

Рисунок 4

6. Расчет распределения температуры по длине ПЭД в кольцевом пространстве скважины

Используем формулу для определения температуры потока в зазоре между ПЭД и ЭК:

Аналогично находим значения температуры в остальных точках по высоте ПЭД. Результаты заносим в таблицу 7. Построим график распределения температуры потока по длине ПЭД.

Рисунок 5

7. Построение зависимости температуры жидкости в кольцевом пространстве скважины на уровне ПЭД от скорости восходящего потока

Задаваясь разными значениями дебита скважины, находим распределение температуры потока в зазоре между ПЭД и ЭК в зависимости от скорости восходящего потока

Аналогично находим значения температуры в остальных точках по высоте ПЭД. Результаты заносим в таблицу 7.

Таблица 7

Q м³/сут H, м10306033,490153323,6623,7123,7823,7223,85153423,3423,3923,4623,3923,53153523,0123,0623,1323,0723,20153622,6922,7422,8122,7522,88153722,3722,4122,4922,4222,56153822,0422,0922,1622,1022,23153921,7221,7721,8421,7821,91154021,4021,4421,5221,4521,59

Рисунок 6

8. Построение кривой распределения давления в ЭЦН по эталонной жидкости

Зная давление на входе и выходе насоса, линейной экстраполяцией находим значение давления в каждой точке по высоте насоса.

Аналогично находим значения давлений в остальных точках. Результаты заносим в таблицу 8.

Строим кривую распределения давления в ЭЦН.

Рисунок 7

9. Построение кривых распределения температуры, плотности, вязкости жидкости по длине ЭЦН

Зная значение температуры на входе и выходе насоса, линейной экстраполяцией находим значение температуры в каждой точке по высоте насоса.

Аналогично находим значения температуры в остальных точках. Результаты заносим в таблицу 8.

Таблица 8

Н, мP, МПаT, °С1524,712,233,9152512,133,6152611,932,3152711,631,1152811,429,8152911,128,6153010,827,3153110,626,1153210,324,8153310,123,6

Строим кривую распределения температуры в ЭЦН.

Рисунок 8

Находим распределение плотности, вязкости жидкости по длине ЭЦН

§Термодинамические условия по длине ЭЦН определены и представлены в таблице 8.

§Находим приведенный к нормальным условиям удельный объем выделившегося газа

Где