Расчет и подбор оборудования ШСНУ

В процессе паротепловой обработке скважины ее дебит по теории составил до обработки 0,4 м/сут., а после обработки возрос до 1,8 т/сут.

Определить по данным исследования режим работы скважины, оборудованной ШСНУ и подобрать оборудование, а также определить мощность и подобрать электродвигатель при следующих исходных данных по скважине:

Глубина спуска насоса L=660.

Дебит жидкости Q1=2,2 т/сут Плотность нефти сн=850 кг/мі.

Плотность пластовой воды св=1050 кг/мі.

Обводненность продукции Пв=18,2%.

Решение:

1. Определяем плотность смеси:

ссм= св*Пв+сн*Пн где Пн — доля нефти в продукции скважины, Пн=1-Пв =1−0,182=0,818.

ссм = 1050*0,182+850*0,818 = 887 кг/мі.

2. Переводим дебит из т/сут в мі/сут.

;

3. По диаграмме Адонина выбираем тип станка-качалки и диаметр насоса в зависимости от планируемого дебита и глубины спуска насоса. Для наших условий нас устраивает 3СК-2−1,05−400с диаметром насоса 32 мм.

Проводим расшифровку СК:

• 3 — модификация СК;
• 2 — наибольшая допускаемая нагрузка на головку балансира в тонах или 40 кН;
• 1,05 — максимальная длина хода сальниковой штока в м;
• 400 — наибольший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора.
• 4. Проводим выбор насоса по таблице в зависимости от глубины спуска насоса и планируемого дебита. Для наших условий подходит насос НСН 2 с предельной глубиной спуска 1200 м.

Выписываем техническую характеристику насоса:

• — вязкость жидкости до 25 МПа*с;
• — объемное содержание механических примесей не более 0,05%;
• — условный размер насоса 32 мм;
• — идеальная подача при П=10 мин-1 35 мі/сут;
• — максимальная длина хода плунжера 3 м;
• — максимальная высота подъема жидкости 1200 м;
• — условный диаметр НКТ — 48 мм.
• 5. Проводим выбор штанг по таблице в зависимости от диаметра насосо и глубины спуска. Для наших условий рекомендуется однаступенчатая колонна штанг диаметром 16 мм с предельной глубиной спуска 1200 м изготовленных из углеродистой стали нормализованной при [дпр]=70 МПа.

Все 1 м трубы диаметра 16 мм по таблице:

q16=16,2845 Н.

• 6. С целью создания статического режима откачки и уменьшения нагрузки на головку балансира принимаем длину хода сальникового штока, равную максимальной для данного СК S=1,05 м.
• 7. Определяем необходимое число качаний:

где L — коэффициент подачи насоса, для скважин мелекесского горизонта находится в пределах 0,2−0,4 принимаем l=0,35;

Fплплощадь сечения плунжера, определяется по формуле:

Fпл=П*d2/4.

Fпл=3,14*0,0322/4=0,804 мІ.

8. Определяем максимальную нагрузку на головку балансира:

Рmax=Рж+Рш*(в+м) где Рж — вес столба жидкости в НКТ, Рж=Fпл*L*ссм*g.

Рш=0,804*660*887*9,81=4620 Н Рш — вес колонны насосных штанг Рш=g16*l16.

Hi-16.2845*660=10 750 Y.

в — коэффициент потери веса штанг в жидкости.

где сш — вес материала штанг сш=7850 кг/мі.

м — коэффициент динамичности.

Рmax=4620+10 750*(0,887+0,5 316)=14 212,4 Н Сравниваем полученное значение с допустимым для данного СК, так как 20>14,2, то данный СК нас устраивает.

9. Определяем максимальный крутящий момент:

Мкр.max=300*S+0,236*S*(Рmax-Рmin).

где Рmin — минимальная нагрузка на головку балансира, определяем ее по формуле Миллса:

Рmin=Рш*().

Рmin=10 750*()=10 704 Н Ркр. max= 300*1,05+0,236*1,05*(14 212,4−10 704)=1184,4 Н*м Сравниваем полученное значение с допустимым значением для данного СК, так как 4>1,2, то данный СК нас устраивает.

10. Определяем необходимую мощьность электродвигателя СК:

где Ку — коэффициент уравновешенности, для балансирных СК Ку=1,2;

зн — к.п.д. насоса, зн=0,8;

зск — к.п.д. СК, зск = 0,9.

По таблице выбираем стандартный электродвигатель АОП — 52−6 мощностью 4,5 кВт, число оборотов в минуту 940, кпд 83,5%.

11. Рассчитываем напряжение в штангах. При нормальной работе насосной установки наибольшее напряжение действует в точке подвеса штанг.

Определяем максимальное напряжение цикла:

G=Рmax/fшт где fшт — площадь поперечного сечения штанг в точке подвеса, мІ.

Так как наибольшие нагрузки приходятся в верхней части колонны, берем диаметр верхней секции штанг.

Fшт=3,14*0,0162/4=2,01*10−4 мІ.

дmax= 14 212,4/2,01*10−4=70,7*106Па=70,7 МПа Определяем минимальное напряжение цикла:

дmin=Рmin/fшт дmin =10 704/2,01*10−4=53,25*106Па=53,25 МПа Определяем амплитудное напряжение цикла:

да =(дmахдmin)/2.

да =(70,7−53,25)/2=8,725 МПа Определяем среднее напряжение цикла:

дср =(дmахдmin)/2.

дср =(70,7+53,25)/2=62 МПа Определяем приведенное напряжение цикла:

Так как допускаемое приведенное напряжение для принятой колонны штанг [дmax]=70 МПа, а расчетное дпр=24,8 МПа, то данная колонна штанг выбрана правильно.