Практическое занятие № 7 – Расчет основных технологических параметров УЭЦН

 

7.1 Расчет подбора УЭЦН к скважине

 

 

Рассчитаем необходимый напор ЭЦН и выберем насос и электродвигатель.

 

Исходные данные для расчета:

наружный диаметр эксплуатационной колонны – 168 мм;

глубина скважины – 2210 м;

дебит жидкости Q = 120 м³/сут.;

статический уровень h _ст = 850 м;

коэффициент продуктивности скважины К = 25 м³/(сут. Мпа);

глубина погружения под динамический уровень h = 200 м;

кинематическая вязкость жидкости v = 2 м²/с;

превышение уровня жидкости в сепараторе над устьем скважины h _г = 15 м;

избыточное давление в сепараторе Р_с = 0,2 МПа;

расстояние от устья до станции управления l = 50 м;

плотность добываемой жидкости p_ж = 800 кг/м³.

 

Решение:

Определяем площадь внутреннего канала НКТ по формуле (5.1) при V _ср = 1,3 м/с [13]:

 

F _вн =  ,                                                 (7.1)

 

F _вн =  = 10,68 см².            

 

 

          

 

Внутренний диаметр можно определить по формуле (7.2):

 

d _вн =  ,                                                (7.2)

 

где Q – дебит скважины, м³/сут.; V _ср – выбранная величина средней скорости.

 

d _вн =

 

Ближайший больший d _вн  имеют НКТ диаметром 48 мм (d _вн = 40 мм). Скорректируем выбранное значение V _ср = 130 см/с:

 

V _ср = =110,6 см/с

 

При выборе НКТ при дебите 120 м³/сут. и КПД=0,96 также получим НКТ диаметром 48 мм. Депрессия по формуле будет равна:

 

                       ∆h =                                                   (7.3)

 

∆h =  = 611 м.

 

Число Рейнольдса по формуле (5.4):

 

R_e =  ,                                                  (7.4)

 

где v – кинематическая вязкость жидкости, м²/с;

 

R_e =  = 22120.

 

Относительная гладкость труб по формуле (7.5):

 

К_s =  ,                                                      (7.5)

                                                                                                                    

где ∆ - шероховатость стенок труб, принимаемая для незагрязненных отложениями солей и парафина труб равной 0,1 мм. 

 

К_s =  = 200

 

По графику, находим λ=0,03

Определим λ по формуле (7.6) для сравнений.

 

λ=  ,                                            (7.6)

 

      λ=  = 0,025.

 

Глубина спуска насоса по формуле (7.7):

 

L = h _ст + ∆ h + h ;                                           (7.7)                      

 

h - глубина погружения насоса под динамический уровень.

h _ст - статический уровень

 

L= 850+611+200=1661 м.

 

Потери напора в сепараторе по формуле (7.8):

 

h_c =  ,                                                 (7.8) 

 

где  – избыточное давление в сепараторе.

 

h_c =  = 25,48 м.

 

Величина необходимого напора:

 

                       H _с = h _ст + ∆ h + h _тр + h _г + h _с ,                             (7.9)   

 

где h _ст – статический уровень жидкости в скважине, м; ∆ h – депрессия, м; h _тр – потери напора на трение в трубах; h _г – разность отметок сепаратора и устья скважины; h _с – потери напора в сепараторе.

 

H _с =850+611+55,3+15+25,48=1556,8 м.

h _тр – потери напора на трение в трубах определены нами по таблице.

 Для получения дебита Q=120 м³/сут. и напора H _с =1556,8 м выбираем ЭЦНМК5А-160-1600 с числом ступеней 320, учитывая, что эксплуатационная колонна у нас диаметром 168 мм КПД 61% мощностью 56,2 кВТ

Найдем напор насоса на пластовой жидкости, если по условию р_ж = 800 кг/м³

 

Н_ж = Н_в  ,                                                (7.10)

 

где Н_в – табличное значение напора ЭЦН;  – плотность пресной воды;  -  

 

Н_ж = 1600 = 2000 м.

 

Так как вязкость жидкости не превышает 3 мПа∙с , то пересчет по вязкости жидкости не требуется.

Для совмещения характеристик насоса и скважины определим по формуле число ступеней, которое нужно снять с насоса:

 

∆z = ,                                       (7.11)

 

где H – напор насоса по его характеристике, соответствующий дебиту скважины;  – необходимый напор скважины; z – число ступеней насоса.

 

∆z = .

 

Следовательно, насос должен иметь 229 (320-91) ступеней, вместо снятых устанавливаются проставки. Напор одной ступени составит 6,7 м (H/229).

Полезная мощность электродвигателя:

 

N_n =  ,                                (7.12)

 

где  – КПД насоса по его рабочей характеристике; – наибольшая плотность откачиваемой жидкости.

 

N_n =  = 27,8 кВт,