Скважинная добыча нефти КР. Акулин М.С. Курсовой проект «Подбор погружных центробежных элект. Программа профессиональной переподготовки Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
 Скачать 321.45 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Институт дополнительного профессионального образования Программа профессиональной переподготовки «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» Подбор погружных центробежных электронасосов для нефтяной скважины с учетом ее продуктивности Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Скважинная добыча нефти» КП.09.ГРД.ХХХ*.ПЗ
Уфа 2020 *последние три цифры зачетки Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Институт дополнительного профессионального образования ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»________ (наименование дополнительной профессиональной программы) ______________Скважинная добыча нефти________________ (наименование дисциплины) Слушателю ______Акулину М.С.____________группа ГРД(ДОТ)-20-01 1 Тема курсового проекта подбор погружных центробежных электронасосов для нефтяной скважины с учетом ее продуктивности 2 Исходные данные к курсовому проекту диаметр эксплуатационной колонны 146 мм., глубина скважины 1850 м., дебит нефти 70м3/сут., статический уровень 705м., коэффициент продуктивности 4,5 м3/сут*ат., относительный удельный вес жидкости 0,85., кинематическая вязкость жидкости 0,02 см2/сек., показатель степени в уравнении притока 1, газовый фактор 22 м3/м3., расстояние от устья скважины до трапа 35 м., превышения уровня жидкости в трапе над устьем 2,6 м., избыточное давление в трапе 1,2 ат. 3 Краткое содержание курсового проекта: выполнение расчетов для подбора ЭЦН для нефтяной скважины с учетом исходных данных 4 Перечень графического материала:___2 графика_________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5 Дата выдачи задания______25.05.20___________________ 6 Срок сдачи слушателем законченного курсового проекта___________________
Задание принял к исполнению ___________________________ (дата)
Выбор диаметра насосных труб. Диаметр насосных труб определяется их пропускной способностью и возможностью размещения труб в скважине (с учетом соединительных муфт) вместе с кабелем и агрегатом. Пропускная способность труб связана с коэффициентом полезного действия их ηтр. К.п.д. труб колеблется в пределах ηтр = 0,92…0,99 и зависит в основном от диаметра и длины их. К.п.д. труб, как правило, не следует брать ниже 0,94. Так как очень часто центробежные электронасосы применяют для формированного отбора жидкости из сильно обводненных скважин с вязкостью нефти, близкой к вязкости воды (ν = 0,01 см2/сек. при t=20 °С), то в целях облегчения расчета для этих условий построены кривые потерь напора на длине 100 м.  Из этого графика видно, что при к.п.д. труб ηтр = 0,94 (пунктирная линия) пропускная способность 11/2" труб примерно равна 150 м3/сутки, a 11/4" труб – около 100 м3/сутки. Так как вязкость жидкости у нас (ν = 0,02 см2/сек.) в 2 раза выше вязкости воды, для которой построен график, и так как гладкие 11/4" трубы не выпускаются, следует принять для дебита Q = 70 м3/сутки насосные трубы d=11/2". Определение необходимого напора погружного насоса. Необходимый напор определяется из уравнения условной характеристики скважины: Hс =hcт+ Δh + hТР + h1 + hт, где hcт = 705 м – статический уровень; Δh=(10⋅Q)/К=(10⋅70)/4,5=155,55i (депрессия); hcт + Δh = hД = 705 + 155,55 = 860,55 м; hД – расстояние от устья до динамического уровня (высота подъема жидкости); hТР – напор, теряемый на трение и местные сопротивления при движении жидкости в трубах от насоса до трапа: hТР=1,08⋅10^4*(λ(L+l)Q^2)/ d^5, где L – глубина спуска насоса в м; d – диаметр насосных труб в мм. Коэффициент гидравлического сопротивления λ, при движении в трубах однофазной жидкости определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной гладкости труб Кв: Re=(vср*d)/ν=0,174(Q/d*ν) где Q = 70 м3/сутки – дебит скважины; d = 0,0381 м – внутренний диаметр 11/2" труб; ν = 0,02 см2/сек. – вязкость жидкости; Re=0,147⋅(70 / 0,0381⋅0,02)=13 503,937 Режим движения жидкости турбулентный, а потому: λ=0,3164/ 4√ Re = 0,0293 Относительная гладкость труб: Kв= d/2Δ=40.3/2*0.1=201.5 где Δ – шероховатость стенок труб в мм (принимаем Δ = 0,1 мм).   По найденным значениям Re и Кв находим из графика коэффициент трения λ =0,028. Для определения hТР необходимо найти общую глубину спуска насоса L, которая равна: L = hД + h =860,55 +50=910.55 где h = 50 м – глубина погружения насоса под динамический уровень, которая зависит от газового фактора и определяется приближенным расчетом. Находим потери напора на трение и местные сопротивления: hТР=1.08*10^4 * ((0.028*(910.55+35)(70^2))/(40.3^5)≈13м Избыточное давление в трапе: hТ=10pт/ γ= 10*1,2/0,85=14мст.жидк. Необходимый напор насоса в заданных условиях будет равен: Hc=705+155,55+13+2,6+14≈890,15м. Выбор насоса. Для получения дебита Q = 70 м3/сутки и напора Н0 = 890 м ст. жидкости наиболее подходит центробежный насос 2ЭЦН5-80-1200 с числом ступеней z = 274. При получении заданного дебита Q = 70 м3/сутки насос будет создавать напор Нн=1140 м. Δz=(1−Hн/Hc)z,= (1-890/1140)*274=60 Следовательно, насос 2ЭЦН5-80-1200 должен иметь 274–60=214 ступеней. Выбор кабеля. Выбираем трехжильный круглый кабель КПБК 3×25 сечением 25 мм2 и диаметром 35,6 мм. На длине насоса и протектора (около 8 м) берем трехжильный плоский кабель КППБПС 3х16 сечением 16 мм2 и толщиной 15*32,6 мм. Сопротивление в кабеле длиной 100 м может быть определено по формуле: R=ρt⋅(1/q)⋅100 Удельное сопротивление кабеля при tK – 40°C ρt=ρ[1+α(tк−t20)]=0,0175[1+0,004(40−20)]=0,019Ом⋅мм2/м, где ρТ = 0,0175 Ом·мм2/м – удельное сопротивление меди при t20; α = 0,004 – температурный коэффициент для меди. Удельное сопротивление кабеля при tK – 40°C R=0,019*(1/25)*100=0,076Ом ΔPк=3⋅(I^2)R⋅(10^−3)=3*(43^2)*0.076*(10^-3)=0.42 кВт. Общая длина кабеля будет равна сумме глубины спуска насоса (910 м) и расстояния от скважины до станции управления (10 м). Примем с запасом на увеличение погружения насоса длину кабеля 1000 м. В этом кабеле сечением 25 мм2 потери мощности составят: 0,42⋅(1000/100)=4,2 кВт. Плоский кабель длиной 8 м для уменьшения габаритногодиаметра агрегата берем на один размер меньше круглого, т.е. сечением 16 мм2. Выбор двигателя. Мощность двигателя, необходимую дли работы насоса, определяем по формуле: Np=(QγHc(10^3))/(86400⋅102ηн)=(70*0.85*890*1000) / 86400*102*0.5)=12.01 кВт. где ηн= 0,5 – к.п.д. насоса (по его рабочей характеристике). При потере 4,2 кВт мощности в круглом кабеле потребная мощность составит Nn=12,01+4,2=16,21 кВт. Принимаем электродвигатель ПЭД20-103 мощностью 22 кВт. Определение габаритного диаметра агрегата., Габаритный диаметр агрегата с учетом плоского кабеля равен: Dмакс=Dэд/2+Dн/2+hк+s, где Dэд = 103 мм – наружный диаметр электродвигателя; Dн = 92 мм – наружный диаметр насоса; hк = 15 мм – толщина плоского кабеля; S = 1,0 мм – толщина металлического пояса, крепящего кабель к агрегату. Dмакс=51,5+46+15+1=113,5 мм. Габаритный размер агрегата с учетом насосных труб и круглого кабеля: Aмакс=Dэд/2+dм/2+dк, где dм = 55 мм – диаметр муфты насосной 11/2″ трубы; dк = 35,6 мм – диаметр круглого кабеля КПБК 3×25. Aмакс=51,5+27,5+35,6=114,6 мм. Так как Амакс больше Dмакс, товыше агрегата следует установить 100-150 м насосных труб меньшего диаметра. Выбор автотрансформатора. Автотрансформатор служит для повышения напряжения и компенсации падения напряжения в кабеле от станции управления до электродвигателя. Для выбора автотрансформатора и определения величины напряжения во вторичной его обмотке необходимо найти величину падения напряжения в кабеле по формуле: ΔU=√3(r0cosφ+x0sinφ)IcL, где r0 – активное удельное сопротивление кабеля в ом/км; х0 – индуктивное удельное сопротивление кабеля в ом/км (для кабелей КПБК 3×25 приближенно х0 = 0,1 ом/км); cos φ – коэффициент мощности установки; sin φ – коэффициент реактивной мощности; Iс = 43 а – рабочий ток статора (см. прил); L=910,5+10=920,5 м=0,92 м – длина кабели (длина кабеля от скважины до станции управления принята в 10 м). Активное удельное сопротивление кабеля определяется по формуле^ r0=ρt⋅1/q⋅(10^3)=0,019⋅125⋅10^3=0,76 Jм. Величина cosφ для электродвигателя ПЭД20-103 равна 0,77, угол φ=38°45', a sinφ = 0,626. Находим потери напряжения в кабеле: ΔU=1.732*(0.76*0.77+0.1*0.626)*43*0.92=44.38 В. Для электродвигателя ПЭД20-103 с напряжением 700 В требуется напряжение на вторичной обмотке автотрансформатора с учетом потери в кабеле (700 + 44) = 744. Этому требованию удовлетворяет трансформаторы ТМПН-100/3-73ХЛ1 с пределами регулирования напряжения во вторичной обмотке соответственно 380-844 В. Вывод: Из исходных данных подобрали насос 2ЭЦН5-80-1200, двигатель ПЭД20-103, кабели КПБК 3×25 и КППБПС 3х16, трансформатор ТМПН-100/3-73ХЛ1. |