Кур раб Винтовой насос. Содержание Аннотация Оглавление

• Название: Содержание Аннотация Оглавление
• Дата: 26.04.2021
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: Кур раб Винтовой насос.doc
• Тип: Пояснительная записка; #198864
• страница: 3 из 4

3.Рассчитать основные параметры и основные узлы проектируемого

объекта.
Расчет и конструирование разгрузочного узла (протектора 1Г51М)
Исходные данные:

Планируемый дебит =55 м³/сут

Глубина скважины =2492 м

Пластовое давление =25,7 10⁶ Па

Обводнённость = 0,8

Диаметр обсадной колонны (ОК) =146 мм

Толщина стенки ОК =8 мм

Типоразмер НКТ 73 х 5,5 мм

Газовый фактор =110 м³/м³

Коэффициент расширения нефти =1,18

Давление насыщения =8 10⁶ Па

Пластовая температура = 75 °С

Температурный градиент = 0,02 °С/м

Коэффициент продуктивности = 5 м³/МПа

Буферное давление = 2,5-10 Па

Плотность:

- нефти = 900 кг /м³

- воды = 1010 кг /м³

- газа = 1,1 кг /м³

Газосодержание = 0,5
3.1 Выбор электромеханического оборудования
Расчет производим по следующим формулам [1].

Плотность смеси (нефть, вода и газ) Добываемой из скважины рассчитаем по формуле:

(5.1.1)

=1010·0,8 + 900.(1 -0,8)(1,1 -0,5) ₊ 1,1·0,5 = 898 кг/м³
Давление на забое определяем из зависимости:

(5.1.2)

=25,7-55/4= 11,95·10⁶ Па

Вычисляем динамический уровень жидкости в скважине:
(5.1.3)
Вычисляем предельное давление, при котором газосодержание на приеме насоса является максимально допустимым:
(5.1.4)

=(1-0,5)⁴·8·10⁶=0,5·10⁶ Па
Определяем минимальную глубину подвески насоса по формуле:
(5.1.5)

=1125+ =1165 м
Рассчитываем температуру жидкости на приеме насоса:
(5.1.6)

=75-(2492-1165)·0,02=48,5 °С
Определяем коэффициент объемного расширения продукции скважины при снижении давления с величины до давления на входе в насос ( )
(5.1.7)

= =1,0113
Расход жидкости на приеме насоса определяем по формуле:
= · (5.1.8)

=55·1,013=55,5 м³/с
Вычисляем газовый фактор на приеме насоса:


=108,2 м³/м³
Определяем газосодержание на входе в насос:

=0.64
Работу газа по подъему жидкости на участке "забой - насос" рассчитываем по эмпирической формуле:



= Па
Вычисляем газовый фактор в буфере:


=102,5 м³/м³
Определяем газосодержание в буфере:


=0,27
Работу газа по подъему жидкости на участке "насос - буфер" рассчитываем по эмпирической формуле:


=0,97 Па
Для обеспечения непрерывного подъема жидкости на поверхность насос должен развивать давление:



=898·9,81·1125+2,5 -1,7 -0,97 =9,73 Па

По результатам расчета, а именно величине давления, притока и напора, выбираю из каталога выпускаемых винтовых насосов ВН5-63-1200 [5]

Определяется коэффициент изменения подачи насоса, нефтеводогазовой смеси относительно водяной характеристики:


=0.97
где - эффективная вязкость смеси; - оптимальная подача насоса на воде.

Вычисляя коэффициент изменения КПД насоса из-за влияния вязкости:


=0,82
Вычисляем коэффициент сепарации газа на входе в насос:

где - площадь кольца, образованного внутренней стенкой колонны и корпусом насоса, м².


где -площадь сечения насоса, м²

где - диаметр насоса, м.
м²

= 3,14·0,13²/4=0,013 м²

=0,013·0,0083=0,005 м²

=0,57
Определяется относительная подача жидкости на выходе в насос:

,

,
- подача в оптимальном режиме по «водной» характеристики насоса.

Определяется коэффициет изменения напора насоса из-за влияния вязкости:
.


Определяется коэффициент изменения напора насоса с учетом влияния газа:


.

=0,025

=0,68

Определяется напор насоса на воде при оптимальном режиме:


=1751 м
Определяется КПД насоса с учетом вязкости, свободного газа и режима работы:
,
где - максимальный КПД насоса на водяной характеристики.
=0,41
Определяется мощность насоса:
.

15,2 кВт
Определяется мощность погружного двигателя:
.
где - КПД погружного электродвигателя
=15,2/0,76=20 кВт
Выбираю двигатель ПЭД22-117/4В5 [1].

Установка проверяется на максимально допустимую температуру на пиеме насоса:
Т [Т].

70 48,5
где [Т]. – максимально допустимая температура откачиваемой жидкости на приеме погружного насоса.

Установка проверяется на теплоотвод по минимально допустимой скорости охлождающей жидкости в кольцевом сечении, образованном внутренней поверхностью погружного двигателя, для чего рассчитываем скорость потока жидкости:
.

=0,0063 м²

=0,00064/0,0063=0,1м/с
Если скорость потока откачиваемой жидкости W оказывается больше минимально допустимой скорости откачиваемой жидкости [W], тепловой режим погружного двигателя считается нормальным.

Если выбранный насосный агрегат не в состоянии отобрать требуемое количество жидкости глушения при выбранной глубине подвески, она (глубина подвески) увеличивается на L = 10 - 100 м, после чего расчет повторяется. Величина L зависит от наличия времени и возможностей вычислительной техники расчетчика.

После определения глубины подвески насосного агрегата по инклинограмме проверяется возможность установки насоса на выбранной глубине (по темпу набора кривизны на 10 м проходки и по максимальному углу отклонения оси скважины от вертикали). Одновременно с этим проверяется возможность спуска выбранного насосного агрегата в данную скважину и наиболее опасные участки скважины, прохождение которых требует особой осторожности и малых скоростей спуска при ПРС

Необходимые для выбора установок данные по комплектации установок, характеристики и основные параметры насосов, двигателей и других узлов установок даны как в настоящей книге, так и в специальной литературе.

Температура обмоток статора большинства двигателей не должна быть больше 130 . При необходимости мощности выбранного двигателя той, которая рекомендуется комплектовочной ведомостью, выбирается двигатель другого типоразмера того же габарита. В некоторых случаях возможен выбор двигателя большего габарита по диаметру, но при этом необходимы проверка поперечного габарита всего агрегата и сопоставление его с внутренним диаметром обсадной колонны скважины.

При выборе двигателя необходимо учитывать температуру окружающей среды и скорость ее потока. Двигатели рассчитаны на работу в среде с температурой до 90 . Обычно желательно снизить нагрузку для уменьшения перегрева обмоточных проводов. Для каждого двигателя рекомендуется своя минимальная скорость потока исходя из условий его охлаждения. Эту скорость необходимо проверить.

Проверка параметров кабеля и НКТ.

При проверке выбранного ранее кабеля необходимо учитывать в основном три фактора: 1) потери энергии в кабеле; 2) снижение напряжения в нем при запуске; 3) габарит кабеля.

При потери энергии в кабеле (кВт) определяются из следующей зависимости:
,
где - сила тока двигателя ( 27,8А для ПЭД22-117/4В5), А;

- вся длина кабеля (глубина спуска двигателя и примерно 50 м кабеля на поверхности);

- активное сопративление 1 м длины кабеля,
= +50?

=1125+50=1175 м,


где - удельное сопротивление жилы кабеля, мм²;

- температурный коэффициент линейного расширения меди, равный 0,004/ ;

- температура жилы кабеля, которую можно при ориентировочных расчетах принять равной средней температуре в стволе скважины.
=0.57 Ом/км

=75,34 Вт
Выбираю кабель УБ-13 [3].

Допустимую потерю энергии в кабеле можно определить экономическим учетом при сравнении затрат на дополнительную энергию и затрат на замену кабеля с большим сечением и меньшими потерями энергии. Ориентировочно _м0*но ограничивать потери энергии 6-10% от общей мощности, потребляемой установкой. Снижение напряжения в кабеле при работе установки компенсируется трансформатором, поэтому к электродвигателю в нормальном режиме его работы подводится его рабочее напряжение.

Но при пуске двигателя сила тока возрастает в 4-5 раз и снижение напряжения может быть настолько значительным, что двигатель не запустится. Поэтому необходимо проверять снижение напряжения в кабеле при пусковом режиме. Это особенно важно при кабелях большой длины. Снижение напряжения определяется из зависимости
,
где - индуктивное удельное сопративление кабеля, Ом/м; для кабеля с площадью сечения 25 и 35 мм² равно Ом/м;

и - коэффициенты мощности и реактивной мощности установки соответственно; коэффициент мощности установки достаточно велик благодаря значительной длине кабеля; при правильной комплектации установки он равен 0,86-0,9.

- сила тока при пусковом режиме(её можно принять 65 А).
697 В.
Трансформатор проверяется на возможность поднять напряжение тока до суммы напряжения, требуемого двигателем, и снижения напряжения в кабеле в рабочем режиме двигателя. Кроме того, проверяется мощность трансформатора ( в кВ·А).

При работе станции управления необходимо учитывать тип трансформатора, силу тока, подаваемого на двигатель, и некоторые условия.

Выбираю станцию управления «Борец 11-М1» [3].

НКТ проверяются на допустимые гидравлические сопротивления потоку, прочность и диаметр, обеспечивающий проход оборудования в скважину. При движении жидкости потери напора не должны превышать 5-6% полезного напора насоса.

Гидравлические сопротивления выбираются из зависимости:

.
где - коэффициент Дарси,

- диаметр насоса, мм.
=0,021/0,103^0,3=0,04

=0,00026 Па