Инженерный метод расчета параметров ЭЦН и ПЭД для

Скважины

В дипломном проекте подбор установки центробежного электронасоса к нефтяной скважине осуществляется с помощью методики инженерного расчета с использованием калькулятора. Методика основана на алгоритме расчета, приведенном в [3]. Исходными данными для расчета являются следующие параметры нефтяной скважины:

1. Плотность нефти при стандартных условиях

2. Плотность попутной воды при СУ

3. Дебит скважины (технологическая норма отбора жидкости, приведенная к СУ)

4. Обводненность скважинной жидкости при СУ (объемная доля попутной воды)

5. Газовый фактор нефти

6. Объемный коэффициент нефти

7. Глубина расположения пласта (верхних

отверстий перфорации) от устья скважины

8. Средний угол между осью ствола скважины

и вертикалью

9. Пластовое давление

10. Давление насыщения нефти попутным газом

11. Пластовая температура

12. Температурный градиент горных пород,

вскрытых скважиной

13. Коэффициент продуктивности скважины

14. Внутренний диаметр обсадной колонны

15. Устьевое давление

16. Плотность попутного газа при стандартных

условиях

17. Вязкость нефти

Подбор параметров УЭЦН проводится в следующей последовательности:

1. Определяется плотность водогазонефтяной смеси на участке “забой – прием насоса”. Для этого задается допустимое для данного региона и данного типа насосов значение объемно – расходного газосодержания у входа в насос (принимается ).

(2.1)

2.Определяется забойное давление, при котором обеспечивается заданный дебит скважины:

(2.2)

где пластовое давление; заданный дебит скважины; коэффициент продуктивности скважины.

3.Определяется глубина расположения динамического уровня при заданном дебите скважины:

(2.3)

где глубина расположения пласта.

4. Определяется давление на приеме насоса, при котором значение газосодержания на входе в насос не превышает заданного значения:

(2.4)

где давление насыщения нефти.

5. Определяется глубина подвески насоса по вертикали:

(2.5)

6. Вычисляется глубина спуска насоса по оси скважины:

(2.6)

7. Определяется температура пластовой жидкости на приеме насоса:

(2.7)

где - температурный градиент.

8. Вычисляется необходимый напор, который должен иметь насос при работе на воде:

(2.8)

где диаметр насосно-компрессорных труб; коэффициент, учитывающий влияние на напор насоса попутного газа и вязкости нефти. Принимается и определяется напор, который должен иметь насос при работе на воде, чтобы дебит в системе скважина-установка электроцентробежного насоса (УЭЦН) соответствовал заданному значению .

9. Определяется подача, которую должен иметь насос при работе на воде:

(2.9)

где коэффициент изменения подачи при работе на нефтегазовой смеси относительно водяной характеристики. Принимается и вычисляется подача насоса.

10. По величине и внутреннему диаметру обсадной колонны выбирается из каталога типоразмер погружного центробежного электронасоса и определяются величины, характеризующие работу этого насоса. Такой установкой является ЭЦНА5-125-1550 (оптимальная подача насоса номинальный напор общее количество ступеней диаметр корпуса (пятая группа) , номинальная частота вращения номинальная мощность номинальный к.п.д. Основные характеристики насоса приведены на рис. 1 для стандартного количества ступеней

11. Определяется, используя законы подобия, скорость вращения ЭЦН для получения необходимой подачи на воде:

(2.10)

12. Определяется величина напора насоса при работе на частоте

используя напорно-расходную характеристику (рисунок 2.1)

(2.11)

где значение напора для стандартного количества ступеней при .

Рис. 2.1. Характеристики насоса ЭЦНА5-125. Количество ступеней 100 шт.

13. Определяется величина на которую необходимо переместить по вертикали сверху вниз параллельно самой себе паспортную кривую насоса, чтобы получить желаемую напорно-расходную характеристику работы на воде:

(2.12)

14. Для корректировки напора насоса определяется число ступеней , которое надо удалить из насоса, чтобы напор насоса с меньшим числом ступеней стал равным напору, требуемому скважиной:

(2.13)

15. Определяется скорректированное число ступеней насоса:

(2.14)

16. Находится к.п.д. выбранного насоса при работе в скважине. Предварительно оценивается значение коэффициента , учитывающего влияние вязкости проходящей через насос нефти по формуле:

(2.15)

(2.16)

Получаем = 13576 ≤ 47950 тогда:

Таким образом, к.п.д. насоса, работающего в скважине, будет:

(2.17)

17. Определяется мощность, которую будет потреблять насос при его работе на установившемся режиме системы скважина - УЭЦН при номинальной и максимальной частоте:

(2.18)

кВт

(2.19)

кВт

18. Определяется необходимая мощность на валу приводного двигателя при номинальной и максимальной частоте вращения его ротора:

(2.20)

кВт

(2.21)

где к.п.д. передаточного устройства, принимается равным ; коэффициент, уточняющий мощность электродвигателя в регулируемых системах электроприводов (для нерегулируемого электропривода ). Значения приведены в таблице 2.1 [2]; коэффициент запаса (рисунок 2.2.)

кВт

Табл. 2.1

Пределы регулирования скорости и значения

Система ЭП	Пределы регулирования скорости
АД с частотным управлением
АД с регулированием напряжения

значения приведены /2/ на графике рисунке 2.2

Рис.2.2. Коэффициент запаса для центробежных насосов.

19. Выбирается типоразмер погружного электродвигателя, номинальная мощность которого при прочих равных условиях должна быть не менее где 1,3 – коэффициент запаса мощности двигателя в расчете на увеличение его ресурса, выработанный практикой эксплуатации установок ЭЦН. Диаметр погружного электродвигателя выбирается на 8…20 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны нефтяной скважины.

Выбирается штатный двигатель ЭД32-117М с номинальной мощностью Определяется отношение:

Это отношение должно быть не менее 1,3 , что выполняется.

Проверяется разность:

(2.22)

кВт

Величина не должна превышать одного шага в ряду номинальных мощностей погружных электродвигателей, что выполняется.

Параметры штатного электродвигателя ЭД32 – 117М серии ПЭД ТУ 3381-027-00220440-97

Мощность 32 кВт

Номинальное напряжение 1000В

Рабочий ток 26А

К.п.д. 85%

Коэффициент мощности 0,86

Синхронная скорость вращения 3000 об/мин

Скольжение 5,0%

Допустимая температура

окружающей среды 90⁰С

Диаметр корпуса 117мм

Минимальная скорость

охлаждающей жидкости 0,08 м/с