В основу метода подбора положены следующие экспериментально установленные факты:
Эффективность работы насоса определяется давлением у пиема насоса и коэффициентом сепарации свободного газа у приема, то есть количеством свободного газа, попадающего в насос.
Реальные характеристики насосов могут существенно отличатся от паспортных.
Для нефтяных месторождений, давления на выходе из насоса ршых определяются по соответствующим кривым распределения в подъемнике (рис.5.). Представленные экспериментальные кривые распределения давления справедливы при дебитах от 23 до 475 т/сут для диаметров подъемников 0,048 и 0,060 м при обводенности продукции 0-1. Экспериментальные кривые распределения давления (см. рис. 1) приведены к давлению на устье скважины, равному нулю. При любом устьевом давление на выходе из насоса находится так, как это показано на рис. 1 для следующих условий: ру = 1,5 МПа, глубина спуска насоса Нн = 855 м, обводенность продукции В = 0,2. На оси давлений откладывают давление ру = 1,5 МПа и проводят линия до пересичения с кривой 3, соответствующей обводенности в = 0,2, получая глубину Н = 395 м. К этой глубине прибавляют глубину пуска насоса 855 м и получают глубину 1250 м. Из данной глубины проводят линию до пересечения с кривой 3 и получают давление на выкиде насоса рвых = 7,25 МПа.
|
|
Рис. 5. Экспериментальные кривые распределения давления
(рв =1170 кг/м). 1, 2, 3, 4 и т.д — соответственно при обводненности В = 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1.
Суть метода подбора ПЦЭН заключается в построении гидродинамической характеристика скважины и совмещении ее с реальными характеристиками насосов. Точки пересечения характеризуют совместные режимы работы скважины и насоса.
Под гидродинамической характеристикой скважины понимается совокупная характеристика работы пласта и подъемника, которая выражается графической зависимостью напора (давления) в функции дебита (подачи) Н = f (Q).
Рис. 6 Экспериментальные кривые распределения давления (рв = 1100 кг/м)■ 1, 2, 3, 4 и т.д - соответственно при обводненности В = 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1.
Дальнейшее изложение справедливо для прямолинейной индикаторной линии скважины, в соответствии с формулой Q = Кпр(рпл- рзаб), записываем:
(1)
где Кпр - коэффициент продуктивность скважины, м3 /(cym ■ МПа), Q - дебит скважины, равный подаче насоса, м3/сут. Давление на приеме насоса
Рпн=Рзаб-(Lc-Hн)pж’q (2)
где pж - плотность жидкости в интервале от забоя скважины до приема насоса, кг/м3; рассчитывается в соответствии с рекомендациями
Принимая давление на приеме оптимальным ропт
(3)
Таким образом, по (3) для заданного дебита Q и определенного давление ропт вычисляется глубина спуска Нн. Затем по соответствующим кривым рис. 1 или 2 в зависимости от обводенности и устьевого давления определяется давление на выкиде насоса рвых при заданной подаче Q.
|
|
Давление рн, необходимое для подъема заданного Q на поверхность, рассчитывается по формуле.
рн= рвых- ропт (4)
При необходимости пересчета давления рн в напор выражение (4). записывают в виде
Н=106(рвых-ропт)/(pжq) (5)
где рж - плотность жидкости, рассчитываемая по формуле обводненность продукции
р’вн= рн+(рв.- рр)В (6)
Задаваясь несколькими значениями дебитов (подач), вычисляют для каждого из них соответствующие Нн рвых, рн (Н) и строят графическую зависимость рн (Н) = f (Q), которая совмещается с реальными характеристиками ПЦЭН. Точки пересечения характеризуют возможные совместные (согласованны) режимы работы системы.
После выбора необходимого насоса в соответствии с технической характеристикой установок ПЦЭН определяется полный комплект установки ПЦЭН.
Постановка задачи. Рассчитать гидродинамическую характеристику скважины, выбрать типоразмер ПЦЭН и глубину его спуска для следующих условий см. таблицу 1.
Методика выполнения
Вычисляем минимально возможное забойное давление:
Рза6 = 0,75■ рнас, рнас,= 9,9МПс; Рза6мин= Рза6■ Рнас
Максимально возможный дебит скважины
Qmax = Kпр (Рпл Рза6мин), м3 /сут
Задаемся следующими значениями дебитов (подач):
Q1= 200 м3 /сут; Q2 = 300 м3 /сут Q3, = 400 м3 /сут
Оптимальный давление у приема насоса
Ропт = 5,24 Мпа
Вычисляем по (3) глубины спуска насоса для заданных подач, предварительно рассчитывая плотность жидкость р'ж по формуле (6). Средняя плотность жидкости р'н в соответствии с формулой
Р'н =(рнп+ рнд)/2.
Для каждый глубины спуска насоса находим по рис. 1. давление на выкиде насоса, рвых1 рвых2, рвых3 интерполируя на обводненность В =0,25 (для нахождения рвых2, рвых3 проводится экстраполяция экспериментальных кривых).
Рассчитываем по (4) потребное давление.
Вычисляем по (5) потребные напоры.
По результатом расчета строим зависимость H=f (Q которая представлены на рис. 3 (линия 1). На этот же рисунок нанесены реальные характеристики насосов ЭЦН5А - 360 - 600 (линия 2), 1ЭЦН5А - 360 - 700 (линия 3) и 1ЭЦН5А 6 - 500 - 750 (линия 4).
В соответсвии с технической характиристикой УПЦЭН выбираем: для насоса 1ЭЦН5А - 360 - 700 необходим электродвигатель ПЭД45 - 117; для насоса 1ЭЦН5А 6 - 500 - 750 - погружный электродвигатель ПЭД 100 - 123.
Рис 7. Гидродинамическая характеристика скважины (1) и реальные характеристики насосов (2, 3, 4)
Таблица 2
Вариант | ||||||||||
Параметры | ||||||||||
Глубина скважины Lc, м | ||||||||||
Пластовые давление р™, МПа | ||||||||||
Коэффициент продуктивными К„р, м3/сут МПа | 31,5 | 32,5 | ||||||||
Объемное обводенность В | 0,25 | 0,24 | 0,25 | 0,25 | 0,28 | 0,25 | 0,23 | 0,24 | 0,26 | 0,25 |
Плотность воды Sb, кг \м3 | 1110- | Ю5а, | 4 000 | |||||||
Давление на устье Pv, МПа | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,5 | 0,7 | 0,8 | 0,5 | 0,6 |
Диаметр эксплуатационной колонны D1K, м | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 | 0,168 |