Методические указания по выполнению практических работ тема 01. 02. 01. "Способы эксплуатации нефтяных и газовых месторождений "
 Скачать 0.65 Mb.
|
Формируемые компетенции:ПК 1.2. Контролировать и поддерживать оптимальные режимы разработки и эксплуатации скважинОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. Общие положения Эксплуатация скважин бесштанговыми насосами занимает на современном этапе развития отечественной нефтедобывающей промышленности особое место. Достаточно сказать, что из основных типов бесштанговых установок: установок погружных центробежных электронасосов (УПЦЭН), установок гидравлических поршневых насосов (УГПН) и установок винтовых электронасосов (УВЭН) - на долю УПЦЭН приходится примерно зри четверти всей добываемой в отрасли жидкости. Эксплуатация скважин бесштанговыми установками характеризуется некоторыми особенностями, связанными с принципом действия и конструкцией самих установок. Рассмотрим принципиальные вопросы эксплуатации добывающих скважин бесштанговыми насосами. 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 газосодсржании 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 не отличаются от стендовых характеристик без присутствия свободного газа, а КПД насоса максимален. Давление на приеме насоса, соответствующее небольшому газосодержанию в откачиваемой жидкости, назовем оптимальным давлением на приеме Ропт(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 Рдоп .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 Рпред. Практика широкого применения ПЦЭН для эксплуатации скважин выявила некоторое несоответствие реальной стендовой характеристики (при испытании насоса на пресной воде) ее паспортной характеристике (при испытании насоса также на пресной воде). Как правило,стендовая (реальная) характеристика располагается несколько ниже паспортной. Характеристикой центробежного насоса называется совокупность графических зависимостей напора Н, потребляемой мощности N и КПД η от подачи Q. В технической и справочной литературе для каждого типоразмера ЦЭН имеются паспортные характеристики. При подборе ПЦЭН для эксплуатации скважин необходимо предварительно скорректировать паспортную характеристику для получения реальной характеристики насоса. Реальную характеристику можно получить после проведения стендовых испытаний каждого насоса при работе его на пресной воде. Однако на практике этот путь не всегда легко осуществим по целому ряду объективных причин. В этих случаях реальную характеристику можно определять, используя паспортную. 1. Для данного насоса выбирают ряд значений подач Q1, Q2, Q3, Q4и т.д., часть из которых находится слева, а часть - справа от оптимальной подачи данного насоса Q опт(оптимальная подача соответствует максимальному значению КПД - η mах) 2. Для выбранных подач с паспортной характеристики этого насоса вычисляют соответствующие им напоры Н1, Н2, Н3, Н4 и т.д.), а также КПД η1 ,η2, η3, η4и т. д. 3. При соответствующих подачах Q1, Q2, Q3, Q4и т.д рассчитывают снижение напора  4. Рассчитывают реальные напор Н' и КПД η ' для принятых подач Q1, Q2, Q3, Q4и т.д. По вычисленным значениям Н' и η ' строят реальные характеристики Qi - Нi'и Qi- ηi '). Мощностная характеристика Q -N остается без изменений. Известно множество различных методик подбора установки ПЦЭН как отечественных, так и зарубежных исследователей. Не останавливаясь на рассмотрении существующих методик, отметим, что большинство из них достаточно сложны и требуют большого количества информации. Излагаемый ниже экспресс-метод подбора ПЦЭН базируется на результатах экспериментальных исследований работы погружных центробежных электронасосов на различных нефтяных месторождениях РФ. Суть метода подбора ПЦЭН заключается в построении гидродинамической характеристики скважины и совмещении ее с реальными характеристиками насосов. Точки пересечения характеризуют совместные режимы работы скважины и насоса. Под гидродинамической характеристикой скважины понимается совокупная харакгеристика работы пласта и подъемника, которая выражается графической зависимостью напора (давления) в функции дебита (подачи) Н = f (Q). Дальнейшее изложение справедливо для прямолинейной индикаторной линии скважины. Рзаб=Рпл- Q/Кпр, (31) где Кпр - коэффициент продуктивности скважины, м3/(суг ∙ МПа) ; Q - дебит скважины, равный подаче насоса, м3/сут. Давление на приеме насоса Pпр = Pзаб - (L c -Hн)/рж'∙g, (32) где р 'ж - плотность жидкости в интервале от забоя скважины до приема насоса, кг/м3 ; Принимая давление на приеме оптимальным Рот из (31) получаем  , (33)Таким образом, по (32) для заданного дебита Q и определенного давления Роптвычисляется глубина спуска насоса Нн. Затем по соответствующим кривым (рисунок 2) в зависимости от обводненности 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, (34) При необходимости пересчета давления Рн в напор выражение (33) записывают в виде H = (Pвых – Pопт)∙106/ (ρ'ж ∙g), (35) Задаваясь несколькими значениями дебитов (подач), вычисляют для каждого из них соответствующие Hн, Рвых, Рн(Н) и строят графическую зависимость Рн (Н) = f (Q), которая совмещается с реальными характеристиками ПЦЭН. Точки пересечения характеризуют возможные совместные (согласованные) режимы работы системы. После выбора необходимого насоса в соответствии с технической характеристикой установок ПЦЭН определяется полный комплект установки ПЦЭН. Ход практической работы: 1. Внимательно прочитайте задания 2. Выполните расчеты 3. Оформите отчет 4. Запишите выводы 5. Подготовьтесь к защите практической работы по контрольным вопросам Задание 1. Рассчитать оптимальное, допускаемое и предельное давление на приеме ПЦЭН. Исходные данные для расчёта в таблице 4. Таблица 4. Исходные данные для расчета
Методические указания по выполнению задачи №1 1. Рассчитываем оптимальное давление на приеме насоса: При nв ≤ 0,6: Ропт = Рнас (0,325-0,316∙nв  нд/ н.пл (36)При nв≥0,6: Pопт=Pнас (6,97∙nв-4,5∙nв2 – 2,43) нд/ н.пл (37)2. Рассчитываем допускаемое давление на приеме насоса. При nв ≤ 0,6: Ропт=Рнас (0,198-0,18∙nв) нд/ н.пл (38)При nв≥0,6: Pопт=Pнас (2,62∙nв-1,75∙nв2 – 0,85) нд/ н.пл (39)2. Рассчитываем предельное давление на приеме насоса. Рпред =Рнас (0,125-0,115∙nв) нд/ н.пл (40)Задание 2. Скорректировать паспортную характеристику ПЦЭН. Исходные данные в таблице 5. Таблица 5. Исходные данные
Методические указания по выполнению задачи №2 По паспортной характеристики данного насоса находим основные параметры для подач: 100,200,300,400 и 500м3 /сут. и представляем их ниже: Подача Q, м3 /сут 100 200 300 400 500 Напор Н,м …. … … … …. КПД, ŋ …. … … … …. Рассчитываем снижение напора: ΔН=0,92∙Нопт / (3,9+0,23∙Qопт) (41) Где Нопт и Qопт – соответственно паспортные данные напора и подачи на оптимальном режиме работы насоса. Рассчитываем реальный напор Н’ и КПД ŋ’ для принятых Q1, Q2, Q3 и т.д. по формулам: Hi=Hi– ΔН, (42) ŋi = ŋi(1- ΔН/ Hi), (43) 4.Результаты представляем в виде таблицы
5. По вычисленным значениям Н’ и ŋ’ строят реальные характеристикиQi –H’ и Qi - ŋ’. Мощностная характеристика остается без изменений (Q-N). Задание 3.Рассчитать гидродинамическую характеристику скважины, выбрать типоразмер ПЦЭН и глубину его спуска. Исходные данные взять из таблицы 6. Таблица 6. Исходные данные
Методические указания по выполнению задачи №3 Вычисляем минимально забойное давление: Pз.min.=0,75∙Pнас, МПа, (44) Вычисляем дебит скважины: Qф=К∙ (Рпл — Pзаб) , (т/сут), (45) Задаемся значениями дебитов (подач): Q1, Q2, Q3 (м3/ сут.) Вычисляем глубину спуска насоса для заданных подач (при Q1, Q2, Q3)  , м (46)где Lc – глубина скважины, м Pопт - оптимальное давление на приеме насоса, МПа Q – дебит, м3/сут. К – коэффициент продуктивности, м3/ (сут∙МПа) Pпл – пластовое давление МПа ρ'ж - средняя плотность жидкости, кг/м3 ρ'ж = (ρнп+ ρнд)/2, кг/м3 (47) Для каждой глубины спуска насоса находим (по рис. 2.) давление на выкиде насоса Pвых1, Pвых2, P вых3. На оси давлений откладывают давление Pу , и проводит линию до пересечения с кривой, соответствующей обводненности, прибавляют глубину спуска насоса HH. Из данной глубины проводят линию до пересечения с кривой, соответствующей обводненности и получают давление на выкиде насоса Pвых. Рассчитываем потребное давление (давление необходимое для подъема заданного Q на поверхность): PH =Pвых – Pопт, МПа (48) Вычисляем потребные напоры: H = (Pвых – Pопт)∙106/ (ρ'ж ∙g), м (49) По результатам расчета строим зависимость H= f (Q). Построенную графическую зависимость совмещают с реальными характеристиками ПЦЭН (справочная книга по добыче нефти под ред. Ш.К. Гиматудинова, стр.360-361). Точка пересечения характеризует возможные совместные режимы работы системы. Рассчитать глубину спуска выбранного насоса по (по формуле 46.) В соответствии с технической характеристикой УПЦЭН , выбираем погружной электродвигатель (справочная книга по добыче нефти под ред. Ш.К. Гиматудинова стр. 384).  Рисунок 2. Экспериментальные кривые распределение давления (ρв = 1170 кг/м3). 1,2,3 и т.д. – соответственно при обводненности В = 0,1;0,2; 0,3, и т.д. 10. Определяем основной диаметр агрегата. Наружный диаметр двигателя, насоса и подъемных труб выбирают с учетом размещения их вместе с кабелем в эксплуатационной колонне данного диаметра. При этом имеют ввиду, что погружной агрегат и ближайшие к агрегату трубы составляют жесткую систему и расположение их в скважине должно рассматриваться совестно. Зная глубину спуска, искривлённость скважины и состояние эксплуатационной колонны, выбирают допустимые зазор между агрегатом и колонной. От зазора зависят основные размеры насоса и двигателя, связанные с мощностью погруженного агрегата. Для сохранности кабеля и устранения опасности прихвата агрегата в эксплуатационной колонне диаметральный зазор для скважин с диаметром колонн до 219мм принимают равным 5-10мм. Наибольший основной размер погружного агрегата равен разности между внутренним диаметром эксплуатационной колонны и допустимым зазором. Основной диаметр агрегата с учетом плоского кабеля (рисунок 3.)  , (50)где Dэд – наружный диаметр электродвигателя DH - наружный диаметр насоса; hk – толщина плоского кабеля; S – толщина металлического пояса, крепящего кабель к агрегату. hk =13,1мм, S = 1мм.  Рисунок 3 . Схема расположения погружного агрегата, насосных труб и кабеля Основной размер агрегате с учетом насосных труб и круглого кабеля (см. рис.3.)  , (51)где dм - диаметр муфты насосной трубы, определяется по таблице (Юрчук "Расчеты в добыче нефти, стр. 249 ) в соответствии с рисунком 4 , dк =32,1мм – диаметр круглого кабеля. Кр БК3х25.  Рисунок 4. Кривые потерь напора в насосных тубах Для определения диаметра труб необходимо из точки дебита провести вертикаль вверх до пересечения кривых потерь напора в трубах разного диаметра. Затем исходя из предварительно принятого к.п.д. ( например 0,94), найти в пересечении указанной вертикали с линией 0,94 необходимый диаметр труб. При пересечении кривых для труб нескольких диаметров предпочтение отдают тому, который дает более высокий к.п.д., учитывая при этом также прочность труб и возможность размещения их в скважине Если Аmax > Dmax, что может иметь место при большом диаметре насосных труб, то выше агрегата следует установить 10-150м. насосных труб меньшего диаметра, то Аmax < Dmax. Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию: Назовите область применения УЭЦНМ) Объясните схему установки погружных электрических центробежных насосов (УЭЦНМ) Перечислите преимущества и недостатки УЭЦНМ Опишите устройство погружного электроцентробежного насоса Назначение гидрозащиты , станции управления, транформатора, кабельной линии Объясните назначение обратного и спускного клапанов в ЭЦН Классификация УЭЦНМ, по напору, подаче, габариту и исполнению Что значит подобрать УЭЦН к скважине? Оборудование устья скважин с УЭЦН Какие параметры контролируются в процессе эксплуатации УЭЦН? Какие виды работ проводятся при монтаже УЭЦН? Объясните, как проводится пуск ЭЦН в работу? Опишите методы борьбы с вредным влиянием газа в скважинах, оборудованных УЭЦН Назовите область применения, достоинства и недостатки винтовых насосов Опишите устройство и принцип действия винтовых насосов Назовите область применения, достоинства и недостатки диафрагменных насосов Опишите устройство и принцип действия диафрагменных насосов Назовите область применения, достоинства и недостатки гидропоршневых насосов Опишите устройство и принцип действия гидропоршневых насосов Охарактеризуйте основные направления обеспечения безопасных условий при обслуживании скважин, оборудованных УЭЦН Методические указания по выполнению практического занятия № 7 Установление технологического режима работы газовых скважин Учебная цель: сформировать умение выполнять расчеты по установлению технологического режима работы газовых скважин Норма времени: 90 минут Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения: Студент должен уметь: У10. Устанавливать технологический режим работы скважины и вести за ним контроль | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||