Скважинная. ЛАБ-1 Скважинная. Лабораторная работа 1 По дисциплине Скважинная добыча нефти и газа (наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)
![]()
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ![]() Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский горный университет Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений Лабораторная работа №1 По дисциплине Скважинная добыча нефти и газа (наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану) Тема работы Основы работы ШСНУ Выполнил: студент гр. НД-18-2 Аалазраки А. М. (шифр группы) (подпись) (Ф.И.О) Дата: Проверил: ассистент Моренов В.А. (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Санкт-Петербург 2020 Основные теоретические сведения Штанговая скважинная насосная установка Добыча нефти при помощи штанговых насосов – самый распространенный способ механизированной добычи нефти. Глубинный штанговый насос в простейшем виде (см. рисунок 1) состоит из плунжера, движущегося вверх-вниз по хорошо подогнанному цилиндру. Плунжер снабжен обратным клапаном, который позволяет жидкости течь вверх, но не вниз. Обратный клапан, называемый также выкидным или нагнетательным, в современных насосах обычно представляет собой клапан типа шар-седло. Второй клапан, всасывающий, - это шаровой клапан, расположенный внизу цилиндра также позволяет жидкости течь вверх, но не вниз. ![]() Рисунок 1. Схема ШСНУ 1 – обсадная колонна; 2 – насос; 3 – насосные штанги; 4 – арматура устьевая; 5 – шток полировочный; 6 – канатная подвеска; 7 – головка балансира; 8 – балансир; 9 – шатун; 10 – кривошип; 11 – редуктор; 12 – электродвигатель; 13 – рама; 14 – фундамент; 15 – нагнетательный клапан; 16 – всасывающий клапан В шифре станка-качалки типа СК, например СК6-2,1-2500 указано: 6 – наибольшая допускаемая нагрузка на головку балансира в точке подвеса штанг в тоннах (1 т = 10 кН); 2,1 – наибольшая длина хода устьевого штока в м; 2500 – наибольший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора Штанговый насос относится к объемному типу насоса, работа которого обеспечивается возвратно-поступательным перемещением плунжера с помощью наземного привода через связующий орган (колонну штанг). Самая верхняя штанга называется полированным штоком, она проходит через сальник на устье скважины и соединяется с головкой балансира станка-качалки с помощью траверсы и гибкой канатной подвески. Штанговые насосы бывают вставные (НСВ) и невставные (НСН). Вставные штанговые насосы спускают в скважину в собранном виде. Предварительно в скважину на НКТ спускается специальное замковое приспособление, а насос на штангах спускают в уже спущенные НКТ. Соответственно для смены такого насоса не требуется лишний раз производить спуск-подъем труб. Невставные насосы спускаются в полуразобранном виде. Сначала на НКТ спускают цилиндр насоса. А затем на штангах спускают плунжер с обратным клапаном. Поэтому при необходимости замены такого насоса приходится поднимать из скважины сначала плунжер на штангах, а потом и НКТ с цилиндром. Основные параметры, характеризующие работу ШСНУ ![]() Где F - площадь поперечного сечения цилиндра (м 2 ), равная ![]() где Dпл – диаметр плунжера, равный внутреннему диаметру цилиндра, м. За один цикл «ход вверх – ход вниз» объем продукции (м3), откачиваемый из скважины, составляет: ![]() Обозначим число двойных ходов плунжера в минуту через n, тогда теоретическая минутная подача насоса составит Qт (м3 /мин): ![]() Введение условно теоретической подачи связано с тем, что длина хода плунжера Sпл в каждом конкретном случае является неизвестной величиной и может существенно отличаться от известной длины хода полированного штока Sпл. Таким образом, условно теоретическая подача установки может быть легко рассчитана в любой момент времени, для чего достаточно измерить (знать) длину хода полированного штока Sпл. Фактическая суточная подача установки, измеряемая на поверхности по жидкости (после процесса сепарации) QФ, может не совпадать с QТ по целому ряду причин. Отношение фактической подачи установки QФ к условно теоретической подаче ее Qт назовём коэффициентом подачи установки и обозначим его через η: ![]() Штанговый скважинный насос – это насос поршневого действия и теоретическая подача рассчитывается очень просто, то есть коэффициент подачи равен единице. Однако в реальных скважинах действует много факторов, приводящих к снижению производительности. В условиях экспериментальной установки число действующих факторов можно свести всего к двум: ![]() где ηупр – коэффициент, учитывающий упругие (продольные) деформации колонны штанг из-за периодического воздействия на них нагрузки столба жидкости или газожидкостной смеси, 10 находящейся в колонне НКТ над плунжером; ηнап – коэффициент наполнения, учитывающий влияние газа на полноту наполнения цилиндра насоса жидкостью при ходе плунжера вверх. Из-за наличия упругих деформаций колонны штанг (в реальных скважинах длина колонны штанг может превышать 2 км) полезная длина хода плунжера (Sпл) получается меньше длины хода головки балансира: ![]() где ΔLшт – величина упругих деформаций колонны штанг, определяемая по динамограмме или рассчитываемая по закону Гука (относительная деформация, прямо пропорциональная напряжению в штангах). ![]() где VЖ – объем жидкости, поступившей в цилиндр насоса при ходе плунжера вверх; Vпл – объем, который освободил плунжер в цилиндре при ходе плунжера вверх. ЧАСТЬ I Определение коэффициента подачи штангового скважинного насоса в идеальных условиях его работы Размеры емкости для наполнения воды и диаметр плунжера: ![]() ![]() Таблица 1. Таблица результатов первой части лабораторной работы Пример вычисления для режима №1: ![]() ![]() ![]() Вывод: в ходе выполнения работы были получены значения теоретической и фактической подачи насосов. Разница в фактических и теоретических значениях позволяет заключить, что в реальных скважинах действует много факторов, приводящих к снижению производительности. Часть II Влияние растворенного газа в нефти на коэффициент подачи штангового скважинного насоса Размеры емкости для наполнения воды и диаметр плунжера: ![]() ![]() Таблица 2. Таблица результатов второй части лабораторной работы Пример вычисления для режима №2: ![]() ![]() ![]() ![]() График 1. График зависимости коэффициента подачи от расхода воздуха Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы по полученным значениям были рассчитаны коэффициенты подачи и теоретические и фактические производительности насосов. На основании результатов можно утверждать, что газ отрицательно влияет на коэффициент подачи, а также при увеличении хода плунжера снижается вредное влияние газа. Часть III Динамометрирование установки скважинного глубинного насоса ![]() Таблица 3. Таблица результатов третье части лабораторной работы Пример расчета для режима №1: ![]() ![]() График 2. График изменения длины штанг во времени (1) ![]() График 3. График изменения длины штанг во времени (2) ![]() График 4. График изменения длины штанг во времени (3) Далее были построены динамограммы для каждого режима: ![]() График 5. Динамограмма первого режима ![]() График 6. Динамограмма второго режима ![]() График 7. Динамограмма третьего режима Вывод: по полученным значениям динамограмм и графиков изменения длины штанг было рассчитано максимальное растяжение штанг, коэффициент растяжения штанг, максимальная и минимальная нагрузка. Таким образом, можно проследить, насколько реальные динамограммы отличаются от теоретических. В нашем случае это обусловлено влияем газа и неправильной посадкой плунжера в цилиндре конуса. |