Расчет подбора УЭЦН к скважине

1.

Дисциплина :
«Проектирование техники и технологий добычи нефти»
Расчет подбора УЭЦН к скважине
Разработчик: старший преподаватель Пинигина Е.П.

2.

Установки электроцентробежных насосов (УЭЦН) представляют
собой оборудование для подъема пластовой жидкости на поверхность,
широко используемое в нефтяной промышленности.
Цель проектирования подбора
установок центробежных
электронасосов (УЭЦН) к
скважине:
Повысить эффективность работы
скважин,
Сократить
расходы
на
обслуживание
продлить срок
службы оборудования, а значит
увеличить МРП работы скважины.

3.

Схема установки погружного центробежного насоса

4.

Обозначения в шифре УЭЦН
Пример обозначения:
Шифр УЭЦНМ5-125-1200. :Электроцентробежный насос для обсадной колонны « 5 ».
«У» — установка;
«Э» — привод от погружного двигателя;
«Ц» — центробежный;
«Н» — насос;
«М» — модульный;
«5» — группа насоса;
125 — подача (м³/сут);
1200 — напор (м).
Некоторые обозначения в шифрах УЭЦН означают:
цифра (или цифра и буква) после «УЭЦН» означает наименьший допустимый внутренний
диаметр обсадной колонны, в которую может быть спущен насос.
буква «К» в конце шифра указывает на коррозионностойкое исполнение, «Т» — на
термостойкое. В зависимости от диаметра эксплуатационной колонны, максимального
поперечного габарита погружного агрегата, применяют ЭЦН различных групп – 4, 5, 5А, 6
Диаметры обсадных колонн в обозначении группы установок электроприводных
центробежных насосов (УЭЦН):
4 — обсадная колонна диаметром 127 мм с внутренним диаметром 112 мм;
5 — обсадная колонна диаметром 140 мм с внутренним диаметром 121,7 мм;
5А — обсадная колонна диаметром 146 мм с внутренним диаметром 130 мм;
6 и 6А — обсадная колонна диаметром 144,3 мм и 148,3 мм соответственно.

5.

Подбор и расчет ЭЦН
Рассчитать необходимый напор ЭЦН, выбрать насос и электродвигатель для
заданных условий скважины.
Дано:
dнар = 140 мм - наружный диаметр эксплуатационной колонны
Н скв = 2000 м - глубина скважины
Q = 120 м3/сут - дебит жидкости
hст = 850 м - статический уровень
К = 60 м3 / (сут*МПа) - коэффициент продуктивности скважины
h = 40 м - глубина погружения под динамический уровень
ν = 2.0* 10-6 м2 /с - кинематическая вязкость жидкости
hг = 15 м - превышение уровня жидкости в сепараторе над устьем
скважины
Рс = 0,2 МПа - избыточное давление в сепараторе
l = 60 м - расстояние от устья до сепаратора
ρж = 880 кг/м3 - плотность добываемой жидкости
Vср = 1,3 м/с

6.

Решение:
1. Диаметр насосно-компрессорных труб (НКТ) определяется их пропускной
способностью и возможностью совместного размещения в скважине труб с муфтами,
насоса и круглого кабеля. Выбирается диаметр НКТ в зависимости от дебита
скважины, исходя из условия, что средняя скорость потока в трубах должна быть в
пределах 1,2–1,6 м/с, при этом для малых дебитов берут меньшее значение.
Среднее значение скорости потока в трубах примем Vср = 1,3 м/с
Исходя из этого:
Определяем площадь внутреннего канала НКТ в (см2) по формуле:
где : Q = 120 м3/сут - дебит жидкости
Vср = 1,3 м/с
2. Определяем внутренний диаметр по формуле:
Ближайший большой dвн имеют НКТ диаметром 48 мм (dвн = 40 мм)

7.

3. Скорректируем выбранное значение средней
сечения и дебита жидкости Vср = 130 см/с.
скорости с учетом внутреннего
Где Q -дебит скважины
Fвн – площадь внутреннего канала выбранного стандартного НКТ
При выборе НКТ при дебите 120 м3/сут. и КПД=0,96 также получим НКТ с
наружным диаметром 48 мм.
4. При подборе УЭЦН важно учитывать, что на любой скважине есть ограничение
по депрессии, которое обусловлено типом и размером насоса.
Далее рассчитаем депрессию
(разница между пластовым и забойным
давлением). по формуле:
Где : К - коэффициент продуктивности скважины = 60 м3 / (сут*МПа)
pж - плотность добываемой жидкости pж = 880 кг/м3.

8.

5. Далее считаем число Рейнольдса по формуле
Число Рейнольдса в трубе считают, чтобы прогнозировать характер течения
жидкости в различных ситуациях, измеряя соотношение сил инерции и вязкости
где v – кинематическая вязкость жидкости, м2/с
6.Относительную гладкость труб считаем по формуле:
где ∆ - шероховатость стенок труб, принимаемая для незагрязненных отложениями
солей и парафина труб равной 0,1 мм.
7. Коэффициент гидравлического сопротивления (λ) — это безмерная величина,
показывающая потери удельной энергии.
В общем случае величина коэффициента зависит от числа Рейнольдса (Re) и
относительной эквивалентной шероховатости труб (Δ/d).
Определим λ по формуле:

9.

Число Ренольдса больше 2300,тогда коэффициент гидравлического сопротивления
считаем по формуле Блазиуса
8. Далее считаем глубину спуска насоса по формуле:
Где : h - глубина погружения насоса под динамический уровень.
hст - статический уровень,
∆h – дипрессия
9. Далее расчитаем потери напора на трения в трубах по формуле:
Где: l = 60 м расстояние от устья до станции управления
L - глубина спуска насоса
λ - коэффициент гидравлического сопротивления
Vср - расчетная средняя скорость потока - 1,106 см/с
dвн внутренний диаметр НКТ – 0,04м

10.

10. Потери напора в сепараторе считаем по формуле :
Где :
- избыточное давление в сепараторе
pж - плотность добываемой жидкости pж = 880 кг/м3.
11.Величина необходимого напора считается по формуле
Где : hст - статический уровень,
∆h - депрессия
hтр - потери напора на трения в трубах
hг - превышение уровня жидкости в сепараторе над устьем
скважины (15м)
hc - потери напора в сепараторе

11.

Рабочая область характеристики насоса
Для полученного дебита Q = 120 м3/сут и напора Hс = 1175,5 м по таблице
3.1. Выбираем насос марки ЭЦН5 – 130 – 1200 с числом ступней 282,
учитывая, что эксплуатационная колонна у нас 140 мм. ( 5 группа
насоса).
По данным таблицы 3.1 построим участок рабочей области
характеристики насоса Q - Н
1.По выбранному насосу по оси абсцисс откладываем Q = 130 м3/сут, по
оси ординат напор 1200м (отмечаем пересечение точек)
2.Далее из таблицы 3.1 берем данные из рабочей области насоса данной
марки (подача от 85 - 160 м3/сут и напор от 1300-830 м) по оси абсцисс
откладываем подачу насоса по оси ординат напор. По полученным
данным точек построим кривую Q - Н.
3.Из построенной рабочей области характеристики насоса найдем, что
при дебете 120 м3/сут напор УЭЦН на воде составит 1250 м

12.

13.

Из полученной рабочей области характеристики насоса найдем, что при дебете
120 м3/сут напор УЭЦН на воде составит 1250 м
По соотношению найдем напор насоса на реальной жидкости, если по условию
плотность жидкости 880 кг/м3
Где Нв напор УЭЦН по воде = 1250 м
1.Определяем число ступней, которое нужно снять с насоса. Для совмещения
характеристик насоса и скважины, определяем число ступеней, которые необходимо
снять с насоса
Число ступеней по характеристике насоса 282- 48 =234. Следовательно насос
должен иметь 234 ступени, вместо снятых устанавливаются проставки.

14.

Re =
= 22120.

15.

Данные для решения задачи по вариантам

16. Благодарю за внимание!