Файл: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 262
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
188
Во всех расчетных вариантах могут быть использованы трубы гладкие или с высаженными наружу концами из стали группы прочности Д (см. табл. 9.3).
Расчет коэффициента сепарации газа у приема насоса
Задача 9.2. Рассчитать коэффициент сепарации газа у приема насоса.
Решение. Коэффициент сепарации газа у приема ШСН определяем по приближенной формуле
1 - (Ртн/Рзк)2
(9.9)
где Z)3K — внутренний диаметр эксплуатационной колонны скважины, м; DTH — наружный диаметр насосно-компрессорных труб на уровне приема насоса, м; ws — относительная скорость движения газа на участке приема насоса.
Если экспериментальные данные отсутствуют, то в первом приближении может быть использована следующая зависимость [21 ]:
| 0,02 м/с при
I 0,17 м/с при
(9.10)
Вследствие сепарации части свободного газа у приема насоса изменяется газовый фактор жидкости, поступающей в насос и НКТ (так называемый «трубный» газовый фактор), который определяют по формуле
Г0 ^о(Рнас) [^о(Рнас)
Предполагая состав газа неизменным, скорректированное значение давления насыщения рнас, соответствующее «трубному» газовому фактору, определяется из условия
'’о — Г
0 (/’нас)
(9.12)
или по следующей формуле:
Затем рассчитаем расход свободного газа VrB (рПи) и газожидкостной смеси Qcm (рпн), поступающих в насос, т. е. с учетом коэффициента сепарации
Подставим в формулы (9.9) — 9.15) числовые значения величин для 1-го расчетного варианта:
Рнас = (91.2/1 Ю)10'5-(13,0 -0,1) + 0,1 = 8,97 МПа;
189
V';B(PnHi) = 3.3M
Q'cm (pnHi) = 3,38-10-4 -Г 2,05-10“4 = 5,43-10-4 M3/c = 46,9 м /сут; для 2-го варианта ас 2 = 0,78:
v;, (р„н2) = 0,51 -10-4 м3/с;
Т'о Т’о (риас) = 0;
Пп з = (Рпн з) 2,9-10—4 м3/с = 25,0 м3/сут.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ВЫХОДЕ НАСОСА
Распределение давления по длине колонны НКТ может быть рассчитано по одной из методик, приведенных в гл. 5; при этом необходимо учесть, что продукция движется по кольцевому зазору между трубами и насосными штангами.
На рис. 9.1 и 9.2 представлены графики распределения давления в колонне НКТ (кривые с индексом «2») для первых двух расчетных вариантов, полученные по методике Поэттмана—Карпентера, в которой присутствие колонны штанг учтено введением эквивалентного гидравлического канала согласно Баксенделлу [23].
Задача 9.3. Определить давление на выходе насоса.
Решение. Давление на глубине спуска насоса L„, определяемое по соответствующей кривой распределения, принимаем за давление на выходе насоса; рвн i = 8,3 МПа, рвп 2 = 9,5 МПа, Рви з = 7,3 МПа.
Далее рассчитываем характеристики продукции, поступающей из насоса в колонну НКТ при ходе нагнетания, т. е. при по (9.1) — (9.8), аналогично тому, как это было сделано ранее для давления рпн*.
Для 1-го варианта рвн 1<рнас, следовательно в продукции имеется свободный газ:
К Овн 0=1 ф (1,28-1)1(8,3-0,1)/(1310-0,1)]°-28 = 1,25;
Ьж(рв»1) = 1,25(1 -0,2) -(-1-0,2 =-1,2;
<Зж(Рвн1) - 1,2-2,32-10—4/(1 —0,2) =3,48-10
* ма/с;
го(рвн 0 = ПО [(8,3- 0,1 )/(13,0 — 0,1)]0,5 = 87,7 м3/м3;
V;B (рвн j) = 2,32-10—4 (91,2 — 87,7) 1-0,1 -315/(8,3■ 273) =
= 0,11 • Ю—4 м3/с;
QCM (рвн ,) = (3,48 + 0,11) 10_4 = 3,59- Ю-4 м3/с = 31 м3/сут.
190
Для 2-го варианта рвн 2>р'нгс и свободный газ в продукции отсутствует:
К Ови 2) = К (Ригс) = 1 + (1,16 - 0,1) [(3,09 - 0,1)/(9,0 - 0.1)]0'25 =
= 1,12;
Ьж (Рви д = 1,12 (1 - 0,55) + 1-0,55 = 1,05;
<2ж (Рв„ 2) = 1,05-1,305-10-*/(1 - 0,55) = 3,05-10
4 м3/с;
Г0 (рВн 2) = Г0 (Рнас) = 34-8 м3/м3; ^гв (рвн 2) = °1
9см (Рвн 2) - 9Ж (Рвн 2) = 3,05.10-4 м3/с = 26,3 м3/сут.
Для 3-го варианта, очевидно,
Ож (Рвн э) = Qha = 2.9- ю-4 м3/с = 25,0 м3/сут.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В КЛАПАННЫХ УЗЛАХ
Расчет максимального перепада давления Арк„, возникающего при движении откачиваемой продукции через клапанные узлы насоса, основан на результатах работ А. М. Пирвердяна и Г. С. Степановой [15]. В расчетах принято, что при наличии в потоке жидкости свободного газа в качестве расчетной используется максимальная абсолютная скорость течения смеси через отверстие седла клапана, а при откачке обводненной смеси не образуется высоковязкая эмульсия.
Расчет потерь давления Аркл ведется в следующем порядке. Расходы газожидкостной смеси через всасывающий Q'ctt (рпп х) и нагнетательный QcM (рвн х) клапаны определены в задачах 9.2 и 9.3:
9цл ВС 9СМ (рпн)’ 9КЛ н 9СМ (рвн)-
Максимальная скорость движения продукции vmax в отверстии седла клапана с учетом неравномерности движения плунжера и соответствующее этой скорости число Рейнольдса Re^ равны соответственно
«»,* = 4
Кекл
Ущах^кл/^ж , (9.17)
где dKJI — диаметр отверстия в седле клапана, м (табл. 9.5); уж — кинематическая вязкость жидкости, м2/с. В качестве v* выбирается вязкость того из компонентов, содержание которого в откачиваемой продукции наибольшее.
Задача 9.4. Определить потери давления в клапанных узлах.
Решение. Для 1-го варианта
4 м3/с, кл „ = 3,59-10"4 м3/с.
«шах вс = 4-5,43-10-4/(0,03)2 = 2,41 м/с; cmax Н = 4-3,59-10 4/(0.025)2 = 2,29 м/с;
ReKJ1 вс = 2,41-0,03/(2- Ю'6) = 3,6-104;
ReM н = 2,29-0,025/(2- 10
в) = 2,9-104.
191
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ВЫХОДЕ НАСОСА
Распределение давления по длине колонны НКТ может быть рассчитано по одной из методик, приведенных в гл. 5; при этом необходимо учесть, что продукция движется по кольцевому зазору между трубами и насосными штангами.
На рис. 9.1 и 9.2 представлены графики распределения давления в колонне НКТ (кривые с индексом «2») для первых двух расчетных вариантов, полученные по методике Поэттмана—Карпентера, в которой присутствие колонны штанг учтено введением эквивалентного гидравлического канала согласно Баксенделлу [23].
Задача 9.3. Определить давление на выходе насоса.
Решение. Давление на глубине спуска насоса L„, определяемое по соответствующей кривой распределения, принимаем за давление на выходе насоса; рвн i = 8,3 МПа, рвп 2 = 9,5 МПа, Рви з = 7,3 МПа.
Далее рассчитываем характеристики продукции, поступающей из насоса в колонну НКТ при ходе нагнетания, т. е. при по (9.1) — (9.8), аналогично тому, как это было сделано ранее для давления рпн*.
Для 1-го варианта рвн 1<рнас, следовательно в продукции имеется свободный газ:
К Овн 0=1 ф (1,28-1)1(8,3-0,1)/(1310-0,1)]°-28 = 1,25;
Ьж(рв»1) = 1,25(1 -0,2) -(-1-0,2 =-1,2;
<Зж(Рвн1) - 1,2-2,32-10—4/(1 —0,2) =3,48-10
* ма/с;
го(рвн 0 = ПО [(8,3- 0,1 )/(13,0 — 0,1)]0,5 = 87,7 м3/м3;
V;B (рвн j) = 2,32-10—4 (91,2 — 87,7) 1-0,1 -315/(8,3■ 273) =
= 0,11 • Ю—4 м3/с;
QCM (рвн ,) = (3,48 + 0,11) 10_4 = 3,59- Ю-4 м3/с = 31 м3/сут.
190
Для 2-го варианта рвн 2>р'нгс и свободный газ в продукции отсутствует:
К Ови 2) = К (Ригс) = 1 + (1,16 - 0,1) [(3,09 - 0,1)/(9,0 - 0.1)]0'25 =
= 1,12;
Ьж (Рви д = 1,12 (1 - 0,55) + 1-0,55 = 1,05;
<2ж (Рв„ 2) = 1,05-1,305-10-*/(1 - 0,55) = 3,05-10
4 м3/с;
Г0 (рВн 2) = Г0 (Рнас) = 34-8 м3/м3; ^гв (рвн 2) = °1
9см (Рвн 2) - 9Ж (Рвн 2) = 3,05.10-4 м3/с = 26,3 м3/сут.
Для 3-го варианта, очевидно,
Ож (Рвн э) = Qha = 2.9- ю-4 м3/с = 25,0 м3/сут.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В КЛАПАННЫХ УЗЛАХ
Расчет максимального перепада давления Арк„, возникающего при движении откачиваемой продукции через клапанные узлы насоса, основан на результатах работ А. М. Пирвердяна и Г. С. Степановой [15]. В расчетах принято, что при наличии в потоке жидкости свободного газа в качестве расчетной используется максимальная абсолютная скорость течения смеси через отверстие седла клапана, а при откачке обводненной смеси не образуется высоковязкая эмульсия.
Расчет потерь давления Аркл ведется в следующем порядке. Расходы газожидкостной смеси через всасывающий Q'ctt (рпп х) и нагнетательный QcM (рвн х) клапаны определены в задачах 9.2 и 9.3:
9цл ВС 9СМ (рпн)’ 9КЛ н 9СМ (рвн)-
Максимальная скорость движения продукции vmax в отверстии седла клапана с учетом неравномерности движения плунжера и соответствующее этой скорости число Рейнольдса Re^ равны соответственно
«»,* = 4
Кекл
Ущах^кл/^ж , (9.17)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ВЫХОДЕ НАСОСА
Распределение давления по длине колонны НКТ может быть рассчитано по одной из методик, приведенных в гл. 5; при этом необходимо учесть, что продукция движется по кольцевому зазору между трубами и насосными штангами.
На рис. 9.1 и 9.2 представлены графики распределения давления в колонне НКТ (кривые с индексом «2») для первых двух расчетных вариантов, полученные по методике Поэттмана—Карпентера, в которой присутствие колонны штанг учтено введением эквивалентного гидравлического канала согласно Баксенделлу [23].
Задача 9.3. Определить давление на выходе насоса.
Решение. Давление на глубине спуска насоса L„, определяемое по соответствующей кривой распределения, принимаем за давление на выходе насоса; рвн i = 8,3 МПа, рвп 2 = 9,5 МПа, Рви з = 7,3 МПа.
Далее рассчитываем характеристики продукции, поступающей из насоса в колонну НКТ при ходе нагнетания, т. е. при по (9.1) — (9.8), аналогично тому, как это было сделано ранее для давления рпн*.
Для 1-го варианта рвн 1<рнас, следовательно в продукции имеется свободный газ:
К Овн 0=1 ф (1,28-1)1(8,3-0,1)/(1310-0,1)]°-28 = 1,25;
Ьж(рв»1) = 1,25(1 -0,2) -(-1-0,2 =-1,2;
<Зж(Рвн1) - 1,2-2,32-10—4/(1 —0,2) =3,48-10
* ма/с;го(рвн 0 = ПО [(8,3- 0,1 )/(13,0 — 0,1)]0,5 = 87,7 м3/м3;
V;B (рвн j) = 2,32-10—4 (91,2 — 87,7) 1-0,1 -315/(8,3■ 273) =
= 0,11 • Ю—4 м3/с;
190
Для 2-го варианта рвн 2>р'нгс и свободный газ в продукции отсутствует:
= 1,12;
Ьж (Рви д = 1,12 (1 - 0,55) + 1-0,55 = 1,05;
<2ж (Рв„ 2) = 1,05-1,305-10-*/(1 - 0,55) = 3,05-10
где dKJI — диаметр отверстия в седле клапана, м (табл. 9.5); уж — кинематическая вязкость жидкости, м2/с. В качестве v* выбирается вязкость того из компонентов, содержание которого в откачиваемой продукции наибольшее.
Задача 9.4. Определить потери давления в клапанных узлах.
Решение. Для 1-го варианта
4 м3/с, кл „ = 3,59-10"4 м3/с.
«шах вс = 4-5,43-10-4/(0,03)2 = 2,41 м/с; cmax Н = 4-3,59-10 4/(0.025)2 = 2,29 м/с;
ReKJ1 вс = 2,41-0,03/(2- Ю'6) = 3,6-104;
ReM н = 2,29-0,025/(2- 10
Насос | Условные диаметр васоса, мм | Диаметр отверстия седла клапана | ММ | ||
обычного | с увеличенным проходным сечением | ||||
всасываю* Щего <*кл в | нагнетатель- ного акл н | всасываю- Щего <л в | нагнетатель- H0r°4iH | ||
Невставной | 28 | 11 | 11 | 14 | 14 |
| 32 | 14 | 14 | 18 | 18 |
| 43 | 20 | 20 | 22,5 | 22,5 |
| 55 | 25 | 25 | 30 | 30 |
| 68 | 30 | 30 | 35,5 | 35,5 |
| 93 | 40 | 40 | 48 | 48 |
Вставной | 28 | 20 | 11 | 22,5 | 14 |
| 32 | 20 | 14 | 22,5 | 18 |
| 38 | 25 | 18 | 30 | 20 |
| 43 | 25 | 20 | 30 | 22,5 |
| 55 | 30 | 25 | 35,5 | 30 |
По графикам Г. С. Степановой определяем коэффициент расхода клапана |кл в зависимости от числа Рейнольдса, вычисленного по (9.17) (рис. 9.3 кривая 1) |кл вс = £кл н = 0.4.
Перепад давления в клапане рассчитываем по формуле