Расчет подбора глубинно-насосного оборудования скважины при внедрении скребков

3.8 Расчет подбора глубинно-насосного оборудования скважины при внедрении скребков

Исходные данные

Расчеты проводятся для скважины 6029. Глубина скважины L=1800 м, забойное давление Рзаб=9 МПа, планируемый дебит жидкости Qжд=25м³/с, объемная обводненность продукции 0,6, плотность дегазированной нефти 870 кг/м³, плотность пластовой воды 1180 кг/м, плотность газа 1,2 кг/м³, кинематическая вязкость жидкости 1,9*10-⁶м²/с, газовый фактор Г0=54м³/т, давление насыщения нефти Рнас=8 МПа, устьевое давление Ру=1,2 МПа, средняя температура скважины Т=343 К, объемный коэффициент нефти вн=1,13, процентное содержание воды в нефти nв=38%

Расчет и подбор глубинного оборудования.

Обоснование выбора компоновки ШСНУ.

1.Для откачки обводненной смеси давление на приеме насоса

Р_пн = 0,3 * Р_нас (1),

где Р_пн – давление на приеме насоса, МПа

Р_{нас –} давление насыщения МПа

2.Определяем глубину спуска насоса  
 (2),

где ρ_см – плотность смеси кг/м³

Н_скв – глубина скважины м

Р_н – давление на приеме насоса, МПа

Р_{заб.опт} – давление забойное опт., МПа

Р_{заб.опт} = Р_нас

3.Определяем плотность пластовой жидкости с учетом процентного содержания воды в нефти 38%,т.к. nв 80% ,то

 (3),

 

где в – объемный коэффициент нефти

ρ_н – плотность нефти кг/м³

ρ_г - плотность газа кг/м³

ρ_в - плотность пластовой воды кг/м³

G – газовый фактор м³/т

4.Определим расход газожидкостной смеси при давлении Рпн

 (4),

где Q_нд – планируемый дебит жидкости м³/с

ß_в – объемная обводненность продукции

Q_нд = 25* (1-0,6) = 10т/сут

5.Объемные коэффициенты нефти вн(р) и жидкости вж(р) рассчитываются:

 (5),

где, в_н – объемный коэффициент нефти

Р_нас – давление насыщения нефти, МПа

  

где, в_н – объемный коэффициент нефти

Р_нас- давление насыщения нефти МПа

6.Расход жидкости.

 (6),

7.Количество растворенного в нефти газа определяют:

 (7),

где, Р_нас- давление насыщения нефти МПа

8.Расход свободного газа.

 (8),

9.Расход газонасыщенной смеси:

 (9),

10. Выбираем тип СКН, диаметр насоса. ПШГН8-3-5500, Д=32мм.

11.Выбираем тип насоса с учетом глубины спуска насоса L=1232м.

Тип насоса RHAM 20-125.

12.Выбираем диаметр НКТ

Тип насоса –вставной; Условный диаметр-60мм. ;Наружный диаметр-60,3мм.; Внутренний диаметр-50,3мм.; Толщина стенки-5мм.

Расчет и подбор ступенчатых колонн насосных штанг со скребка-

ми – центраторами.

1.Длина нижней ступени насосных штанг

 (10),

где Рж - вес столба жидкости над плунжером, равный глубине установки насоса

fшт₂-площадь сечения штанг нижней ступени

qшт₂- вес 1 м штанг нижней ступени ,qшт2=2,35кг

Максимально допустимое напряжение на растяжение в зависимости от группы прочности стали

С учетом скребков, принимая вес одного скребка 140гр, на штанге длиной 8м направляется 6 скребков, тогда вес 1м штанг будет равен:qшт2=2,425кг.

Коэффициент плавучести штанг: карх=0,94.

Фактор динамичности:

2.Длина верхней ступени штанг

 (11),

где, fшт1 – площадь поперечного сечения штанг верхней ступени

qшт2=3,14кг, с учетом скребков, подобно нижней ступени, получим

qшт2=3,245кг

Общая длина двух ступеней:

Для того, чтобы колонна штанг была равнопрочной необходимо, чтобы длина верхней ступени штанг была соизмерима с длиной нижней колонны штанг, поэтому принимаем:

Расчет нагрузок, действующих на головку балансира.

1.Определим статические нагрузки.

 (12),

где, gштi- вес 1м штанг i-й ступени в воздухе Н/м.

Рж- гидростатическая нагрузка ,обусловленная разницей давлений над и под плунжером при ходе его вверх, Н.

карх- коэффициент плавучести штанг

Р´шт- собственный вес колонны штанг, кН

2.Динамические нагрузки, к которым относятся вибрационная и инерционная, с наибольшей точностью рассчитывают по формулам А.С.Вирновского для хода вверх(вниз):

 (13),

где, Рж- гидростатическая нагрузка ,обусловленная разницей давлений над и

под плунжером при ходе его вверх, Н.

Р´шт- собственный вес колонны штанг, кН

S – длина хода компрессорного штока

3.Для повышения точности А.Н.Адонин и М.Я.Мамедов предложили ввести в формулы А.С.Вирновского для расчета динамических нагрузок при ходе вверх и вниз поправочные коэффициенты: кдин.в=1,0 кдин.н=0,99

  (14),

4.Для статических режимов откачки при µ<0,3-0,4 А.Н.Адонин предложил рассчитывать Рдин в и Рдин н по следующей зависимости:

 (15),

где Р´шт- собственный вес колонны штанг, кН

D_пл – диаметр плунжера м

S – длина хода полированного штока м.

5.Определим максимальные и минимальные нагрузки.

 (16),

где, Р_ж – гидростатическая нагрузка, обусловленная разницей давлений над и под плунжером при ходе его вверх, Н

Р´шт- собственный вес колонны штанг, кН

6.Оценим экстремальные нагрузки по упрощенным формулам:

 (17),

-  формула Муравьева

 (18),

- формула И.А.Чарного

  (19),

-  формула Д.С.Слоннеджера

 (20),

-формула К.Милса

 (21),

- формула Д.Джонсона

7.Определим силы сопротивления. Силу механического трения штанг рассчитывают, полагая, что угол отклонения ствола скважины от вертикали постоянен по всей длине и равен

 (22),

где, Сшт-коэффициент трения штанг о трубы

8.Гидродинамическое трение штанг

 (23),

для первой ступени штанговой колонны:

для второй ступени штанговой колонны:

9.Общая сила гидродинамического трения

10.Определим силу трения плунжера:

при смазке трансформаторным маслом

11.Сила гидродинамического сопротивления

12.Расчет экстремальных нагрузок