Пдротермодинамічні і технологічні розрахунки параметрів при експлуатації свердловин зануреними відцентровими насосами

 

Об'ємну витрату рідини, вільного газу, об'ємний витратний газовміст потоку (газове число), об'ємну витрату газорідинної суміші, густину газонасиченої нафти і водонафтової суміші при заданому тиску р і температурі Т обчислюють за формулами, наведеними у гл.12.2.

Тиск на вибої свердловини розраховують із умов припливу за формулою (12.5) або за формулою = - AQ - , де - вибійний і пластовий тиски, Па; А і В - коефіцієнти фільтраційного опору, (Па • с) /м³ і (Па • с²) /м⁶; Q - дебіт свердловини (при умо­вах вибою), м³/с.

З іншого боку тиск на вибої свердловини, Па

(13.1)

 

де Н - глибина свердловини (до середини інтервалу перфорації),м; - глибина спуску на­соса (прийомного фільтра), м; - густина газорідинної суміші в інтервалі вибій - прийом насоса (визначення див. у гл. 9.4), кг/м³; - тиск на прийомі насоса (на вході), Па; - втрата тиску на гідравлічний опір під час руху продукції від вибою до прийому насоса в обсадній колоні труб і у кільцевому просторі між зануреним агрегатом (електродвигуном) і обсадною колоною (визначення див. у гл.9.2), Па.

Тиск на прийомі насоса визначається за формулою (12.7).

Коефіцієнт сепарації газу на прийомі відцентрового електронасоса (формула Міщенко)

(13.2)

 

де - витрата рідини при тиску м³/с; - відносна швидкість газових пу-хирців, м/с: = 0,02 + 0,000105 при 0,5; = 0,17 + 0,000105 при >0,5; - площа поперечного перерізу кільцевого простору між експлу-атаційною ко­лоною і насосом, м^г; - об'ємно-витратна обводненість продукції; - кут нахилу сверд­ловини на ділянці прийому зануреного агрегата.,...°.

Якщо між всмоктувальною камерою насоса і першим його робочим колесом встановле­но газосепаратор, то загальний коефіцієнт сепарації = 1— (1— )(1— - ), де — коефіцієнт сепарації газосепаратора, який при відсутності експериментальних даних мож­на прийняти:

де - об'ємно-витратна частка води у продукції.

Наведемо зовнішній діаметр всмоктуючої мережі насоса:

 

Група насоса 5 5А 6 6А

Зовнішній діаметр

всмоктувальної мережі

насоса, м 0,092 0,103 0,114 0,114

 

Трубне і затрубне газові числа і об'ємні витрати вільного газу, що надходить у НТК і за-трубний простір, визначають за формулами (12.22) - (12.26), де замість підставляють

 

Розрахунок розподілу температури по глибині свердловини здійснюють за формулами Міщенко (12.1) - (12.4). Під час руху продукції у кільцевому просторі між двигуном і експ­луатаційною колоною, а також через насос температура продукції зростає за рахунок нагріву її теплом, яке виділяють електродвигун і насос у результаті перетворення підведеної до двигуна енергії у корисну роботу. Це підвищення температури відповідно становить

(13.3)

 

або за формулою Міщенко

= 320 (13.4)

 

а середнє підвищення температури у зазорі між двигуном і колоною

(13.5)

 

та середнє підвищення температури рідини у насосі

(13.6)

 

де — відповідно підвищення температури потоку за рахунок тепла, яке виділяють двигун, насос та двигун і насос, К; Н - напір, який розвиває насос, м; Q -об'ємна витрата через насос, м³/доб; с - масова теплоємність продукції, Дж/(кг·К); -ККД електродвигуна з гідрозахистом при роботі у свердловині; - ККД насоса при роботі у свердловині; ΔТ_Д, - середнє підвищення температури рідини у зазорі між двигуном і обсадною колоною та у насосі, К.

Значення Н і Q визначають для заданого режиму. При попередніх розрахунках орієнтовні значення обчислюють за формулами:

при В 47950;

- 1,82) при В< 47950; (13.7)

 

 

 

де - дебіт свердловини при стандартних умовах, м³/с; - паспортний номінальний ККД насоса; В - параметр, який враховує в'язкість продукції; - номінальна подача насоса за паспортною характеристикою, м³/с; /30 - частота обертання вала насоса, с^-1; п - номінальна частота обертання вала насоса, об^-1; - середня густина продукції у насосі (при тиску насичення нафти газом і пластовій температурі), кг/м³; - середня

 

динамічна в'язкість продукції у насосі, Па·с; - вибійний і гирловий тиск, Па; -тиск насичення нафти газом, Па; - внутрішній діаметр НКТ, м; - газовий фактор щодо нафти при тиску м³/м³; - об'ємно-витратна обводненість рідини при стандарт­них умовах (безрозмірна).

Тиск на виході з ЕВН (у трубах) визначають за формулою (12.27), причому швидкість руху рідини знаходять за об'ємною витратою.

Розрахунок оптимального, допустимого і граничного тисків на прийомі ЕВН виконують за емпіричними формулами Міщенко, які справедливі, якщо 3:

 

при 0,6

(13.8)

 

при > 0,6

(13.9)

при 0 1

(13.10)

де - об'ємно-витратна обводненість продукції, частки одиниці; - оптимальний тиск на прийомі (коли реальні характеристики насоса не відрізняються від стендових ха­рактеристик без наявності вільного газу), МПа; - допустимий тиск на прийомі (коли реальні характеристики відрізняються від стендових при роботі без вільного газу, але насос зберігає стійку роботу при допустимому ККД), МПа; - граничний тиск на прийомі (ко­ли внаслідок наявності' вільного газу порушується стійка робота насоса аж до зриву по­дачі), МПа; - динамічна в'язкість дегазованої нафти, мПа·с; - динамічна в'язкість пластової нафти, мПа • с, причому

(13.11)

 

де —відносна (стосовно в'язкості води = ІмПа 1 • с при температурі t= 20°С) динамічна в'язкість дегазовано! нафти при температурі t°С; = ; —відносні динамічні в'язкості дегазованої нафти при температурі відповідно 20 і 50 °С.