СКАЧАТЬ:  ekspluataciya-skvazhin.zip [451,3 Kb] (cкачиваний: 69)

 Эксплуатация скважин бесштанговыми насосами

Эксплуатация скважин бесштанговыми насосами занимает на современном этапе развития отечественной нефтедобывающей промышленности особое место. Достаточно сказать, что из основных типов бесштанговых установок: погружных центробежных электронасосов (УПЦЭН), установок гидравлических поршневых насосов (УГПН) и установок винтовых электронасосов (УВЭН) на долю УПЦЭН приходится примерно половина всей добываемой в отрасли жидкости. Эксплуатация скважин бесштанговыми установками характеризуется некоторыми особенностями, связанными с принципом действия и конструкцией своих установок. Рассмотрим принципиальные вопросы эксплуатации добывающих скважин бесштанговыми насосами.

6.1 Расчет оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме ПЦЭН

Погружной центробежный насос достаточно чувствителен к наличию в откачиваемой жидкости свободного газа. В зависимости от количества свободного газа фактические характеристики центробежного насоса деформируются, а при определенном газосодержании насос прекращает подавать жидкость (срыв подачи).

Многочисленные промысловые исследования работы ПЦЭН позволили выделить три качественно различных области работы насоса, откачивающего газожидкостную смесь. В первой области, характеризующейся небольшим содержанием свободного газа в откачиваемой жидкости, реальные (фактические) характеристики насоса газа, а КПД насоса максимален. Давление на приеме насоса, соответствующее небольшому газосодержанию в откачиваемой жидкости, назовем оптимальным давлением на приеме  (насос работает в первой области).

Вторая область работы ПЦЭН характеризуется увеличением количества газа на приеме, вследствие чего реальные характеристики отклоняются от стендовых при работе без свободного газа (иногда значительно), но насос сохраняет устойчивую работу при допустимом КПД. Давление на приеме, соответствующее этой области работы насоса со свободным газом, назовем допускаемым давлением на приеме .

Третья область работы ПЦЭН характеризуется значительным количеством свободного газа на приеме, вследствие чего нарушается устойчивая работа насоса вплоть до срыва подачи. При этом КПД насоса становится равным 0. Давление соответствующее этой области работы насоса, назовем предельным давлением на приеме .

Ниже приведены эмпирические зависимости для расчета ,  и , справедливы при . Если отношение вязкости дегазированной нефти при пластовой температуре к вязкости пластовой нефти превышает 3, то требуются специальные исследования для корректировки нижеприведенных зависимостей.

Оценку оптимального давления на приеме можно выполнить по следующим формулам:

При

                                                                                 (6.1)

При

                                                               (6.2)

где В – объемная обводненность продукции, доли единицы.

Для оценки допускаемого давления на приеме ПЦЭН можно использовать следующие формулы:

При

                                                                                (6.3)

при

                                                                (6.4)

Предельное давление на приеме во всей области  можно рассчитать по следующей зависимости:

                                                                                (6.5)

Так как вязкость дегазированной нефти  дается в справочной литературе при t=20 , а при вычислении  ее необходимо подставлять при , то для расчета  при пластовой температуре можно воспользоваться следующей формулой :

                                                                                             (6.6)

где  - относительная динамическая вязкость дегазированной нефти при температуре t;  - относительные динамические вязкости дегазированной нефти при температурах соответственно 20 и 50 .

При t =20   вязкость воды

Задача 6.1. Рассчитать оптимальное, допускаемое и предельное давления на приеме ПЦЭН для пласта Д_I Шкаповского нефтяного месторождения. Из  имеем:

давление насыщения  пластовая температура  вязкость нефти в пластовых условиях  вязкость дегазированной нефти при температуре соответственно 20 и 50    обводненность продукции В=0,25.

Решение.  Прежде чем рассчитывать  соответствующие давления, вычисляем по (6.6) вязкость дегазированной нефти при пластовой температуре  и относительные вязкости нефти:

.

Таким образом, вязкость дегазированной нефти при  

Проверяем отношение :

То есть в данном случае зависимости (6.1) – (6.5) справедливы.

Так как В =0,25<0,6, то для расчета  используем (6.1), для расчета  - (6.3), а для расчета  - (6.5).

Оптимальное давление на приеме

Допускаемое давление на приеме

Предельное давление на приеме

Таким образом, известны соответствующие давления на приеме, которые должны использоваться при подборе УПЦЭН.

6.1 Расчет допускаемого давления на приеме установки винтового насоса

Установки винтовых электрических насосов предназначены для откачки продукции скважин, содержащей в своем составе газовую фазу, а также для откачки из скважин вязкой и высоковязкой продукции. Привод винтового насоса осуществляется погружным электродвигателем с частотой вращения вала 1500 мин^-1.

Винтовой насос – насос объемного действия, вследствие чего его теоретическая подача прямо пропорциональна частоте вращения винта.

Винтовые насосы предназначены для эксплуатации скважин при содержании в продукции примесей  не более 50 % от объема смеси, сероводорода – не более 0,01 г/л. Насосы работают при вязкости откачиваемой жидкости до

При откачке вязких жидкостей снижаются перетоки через контактную поверхность между винтом и обоймой, в связи с тем характеристики винтовых насосов при откачке вязких жидкостей лучше, чем при откачке воды.

Основной вопрос при подборе установки винтового насоса – расчет давления на приеме, при котором объемное газосодержание не превышало бы 0,5.

Объемное газосодержание

                                                                                          (6.7)

Где G_oi – газовый фактор при давлении p_i, приведенный к

В – объемная обводненность продукции, доли единицы.

Для расчета G_oi можно воспользоваться выражением

, переписав его в таком виде

                                                                                      (6.8)

где G₀ – газовый фактор, , а показатель степени f рассчитывается по

.

Вычислив по (6.8) G_0i = f(p_i), рассчитывают по (6.7) зависимости , которые наносят на график (рис. 41). По точкам пересечения изолинии  с зависимостями  определяют минималҗно допустимые давления на приеме установки винтового насоса ,  и т. д., зависящие от обводненности продукции скважины.

Задача 8.4. Определить минимально допустимые давления на приеме установки винтового насоса в зависимости от обводненности продукции пермокарбоновой залежи Усинского месторождения для следующих условий:

Газовый фактор G₀ = 22 ; давление насыщения ; содержание азота в нефтяном газе у_а=3,5 %.

Решение. Рассчитываем по (1.29) показатель степени

.

Таблица 6.1

Расчетные значения объемного газосодержания при различных обводненностях

Задаемся рядом значений р_i и вычисляем по (6.8) соответствующие значения G_oi .

р_i ,МПа……………   0,5            1,5               2,5              3,5               4,5              6

G_oi, …….....   14,8          10,2             7,5              5,4               3,6              1,3

G_oi p_o/p_i…………...    2,96          0,68             0,3              0,154           0,08            0,0217

Затем по формуле (6.7) рассчитывают значения , а результаты заносим также а табл. 8.3.

По данным табл.8.3 построены зависимости  (см. Рис. 41) На этом же рисунке нанесена изолиния с =0,5. Точки ее пересечение с соответствующими зависимостями  дают следующие значения минимального допускаемых давлений на приеме винтового насоса:

В..........................0               0,1               0,2               0,3               0,4               0,5              0,6

Р_{п н}, МПа............1,2            1,05             0,95             0,85             0,8               0,7              0,6

Глубину спуска винтового насоса рассчитывают точно так же, как и для ПЦЭН, используя формулу:

.

Расчет необходимого напора ведется точно так же, как и для ПЦЭН, для чего предварительно вычисляется давление на выкиде насоса с использованием рекомендации раздела 2.4.

Алгоритм выбора соответствующей установки ВЭНТ полностью совпадает с таковым в разделе 8.3. Характеристики винтовых насосов берутся из справочной литературы.