Обоснование выбора компоновки ШСНУ. Расчет коэффициента сепарации газа у приема насоса. Определение давления на выходе насоса, потерь в клапанных узлах. Расчет утечек в зазоре плунжерной пары. Расчет коэффициента наполнения насоса, усадки нефти.
Наиболее общая задача проектирования эксплуатации скважин штанговыми насосными установками (ШСНУ) формулируется следующим образом: выбрать компоновку основного насосного оборудования и режим его работы для конкретной скважины (или группы скважин) таким образом, чтобы обеспечивался заданный плановый отбор жидкости при оптимальных технологических и технико-экономических показателях эксплуатации. Такая задача решается при проектировании системы разработки и эксплуатации нового нефтяного месторождения или при переводе скважин на насосную эксплуатацию с других способов. При оптимизации работы уже эксплуатируемых установок решаются более узкие задачи, связанные с подбором только некоторых узлов установки и режимных параметров. В качестве критерия оптимальности при сопоставлении возможных вариантов компоновки оборудования может быть использован минимум условных приведенных затрат на подъем нефти из скважины в части, зависящей от типоразмера и режима работы ШСНУ. При проектировании эксплуатации скважины штанговым скважинным насосом выбирают типоразмеры станка-качалки и электродвигателя, тип и диаметр скважинного насоса, конструкцию колонны подъемных труб и рассчитывают следующие параметры: глубину спуска насоса, режим откачки, т.е. длину хода и число качаний, конструкцию штанговой колонны.Вариант компоновки ШСНУ включает следующие параметры: глубину спуска скважинного штангового насоса (ШСН) Lн , диаметр Dпл и тип ШСН, конструкцию колонны насосно-компрессорных труб. Если свободного газа в откачиваемой смеси мало, что наблюдается, например, при высокой (свыше 80 %) обводненности жидкости или низком газовом факторе, то необходимое давление на приеме насоса обусловлено в первую очередь гидравлическими потерями во всасывающем клапане. Адонина для этого случая при дебите скважины менее 100 м3/сут и вязкости жидкости не более 10-4 м2/с ШСН может быть погружен под динамический уровень на глубину 20 - 60 м, что соответствует давлению на приеме насоса примерно 0,15 - 0,50 МПА. По соответствующим графикам распределения давления по стволу скважины для каждого из расчетных вариантов определяем глубину, на которой давление соответствует выбранному на приеме насоса для каждого расчетного варианта: Lн1=1200 м, Lн2=900 м. Насосы НСН, НСНА, НСВ предназначены для откачки жидкости с вязкостью не более 25 МПА•с и содержанием механических примесей не более 0,05 % по объему; насосы НСВ1В - с вязкостью не более 15 МПА•с и механических примесей не более 0,2 % по объему; насосы НСВГ - с вязкостью 100 МПА•с и механическими примесями не более 0,05 % по объему.Рассчитать коэффициент сепарации газа у приема насоса. Коэффициент сепарации газа у приема ШСН определяем по приближенной формуле 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 формулеРаспределение давления по длине колонны НКТ может быть рассчитано по одной из методик, приведенных в гл. Давление на глубине спуска насоса Lн, определяемое по соответствующей кривой распределения, принимаем за давление на выходе насоса; рвн =9,6 МПА.Расчет максимального перепада давления ркл, возникающего при движении откачиваемой продукции через клапанные узлы насоса, основан на результатах работ А.М. В расчетах принято, что при наличии в потоке жидкости потока 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 ркл ведется в следующем порядке. Расходы газожидкостной смеси через всасывающий и нагнетательный клапаны определены в задачах 2 и 3: Максимальная скорость движения продукции в отверстии седла клапана с учетом неравномерности движения плунжера и соответствующее этой скорости число Рейнольдса Reкл равны соответственно (16) В качестве ?ж выбирается вязкость того из компонентов, содержание которого в откачиваемой продукции наибольшее.На стадии проектирования штанговой насосной эксплуатации, когда еще не известен режим откачки, утечки в зазоре плунжерной пары нового (неизношенного) насоса рассчитываем по формуле А.М.Пирвердяна: (22) где ?ж, ?ж - плотность и кинематическая вязкость откачиваемой жидкости; lпл - длина плунжера, м (для серийных насосов lпл=1,2 м); - зазор между плунжером и цилиндром при их концентричном расположении, м; Сэ - относительный эксцентриситет расположения плунжера в цилиндре, т.е. отношение расстояния между их центрами к величине (0?Сэ?1). Формула (22) справедлива для ламинарного режима течения жидкости в зазоре, причем условие сохранения этого режима согласно имеет следующий вид: Re=qyt/(?DПЛ ?ж) ? Rekp=103, (23) где Rekp - критическое значение числа Рейнольдса. После выбора режима откачки, когда известны длина хода плунжера Sпл и число двойных ходов плунжера в секунду N, можно уточнить объем утечек по следующей формуле: (25)Влияние свободного газа, поступающего в цилиндр насо
