Выбор штанговой насосной установки и режима ее работы, обеспечивающего заданный отбор нефти

      
 

Расход  свободного газа: 

Qг(Рпр) = [Го - Г(Рпр)]Zp0*Тскв* Q н.с. / Рпр*T0 = (40 – 29,5)0,1*310*3,81*10^-4/  /4,6*293 = 1,49*10^-4 м³/с

Подачу  жидкости: 

Qж(Рпр) = Qнbн(Рпр) + Qв = 3,81*10^-4*1,1 = 4,19*10^-4 м³/с 

   8.Коэффициент  сепарации газа по формуле  IV.194: 

σс/о = fмеж/Fc = (Dc² – Dтн²)/ Dc² = (0,150² – 0,089²)/ 0,150² = 0,65 

σс = σс/о/[1+36,5Qж(Рпр)/ Dc²* π/4 = 0,65/[1+36,5*4,19*10^-4*4/3,14*0,150²] =

= 0,34 

Трубный газовый фактор: 

Gн.о. = Gо – [Го - Г(Рпр)] σс = 40 – [40 – 29,5]0,34 = 36,27 м³/м³ 

Новое давление насыщения Р'нас = 5,5 МПа

      

   9.Определим  давление на выкиде насоса: 

Рвык = 8,5 МПа 

Определим среднюю плотность смеси в колонне НКТ: 

ρсм.т. = (Рвык - Ру)/Lн*g = (8,5 – 1,6) *10⁶/420*9,8 = 1676 кг/м³   

   10.Определим  максимальный перепад давления  в клапанах при движении через  них продукции скважины:

Согласно  таблице IV.1 dкл.в. = 30 мм, dкл.н = 25 мм

Предварительно определим расход смеси через всасывающий клапан: 

Qкл = Qж(Рпр) + Q'г(Рпр) 

Q'г(Рпр) = [Gн.о. - Г(Рпр)] Zp0*Тскв* Q н.с. / Рпр*T0 =

= (36,27 – 29,5) 0,1*310*3,81*10^-4/4,6*293 = 0,59*10^-4 м³/с 

Qкл = (4,2+ 0,59) *10^-4 = 4,79*10^-4 м³/с 

Максимальная скорость движения смеси в седле всасывающего клапана и число Рейнольдса: 

υmax = 4 Qкл/d²кл.в. = 4*4,79*10^-4/0,030² = 2,1 м/с

Reкл = dкл.в.* υmax/ _ж= 0,030*2,1/3*10^-6 = 2,1*10⁴ 

По графику  IV.1 определим коэффициент расхода клапана при Reкл= 2,1*10⁴ ,

Мкл = 0,3. Перепад давления на всасывающем клапане: 

ΔРкл.в. = υ²max* _ж. /2 М²кл = 2,1²*820/2*0,3²  = 0,2 МПа 

Аналогично  определим перепад давления на нагнетательном клапане: 

Поскольку Рвык > Р'нас, то Q'г(Рвык) = 0 и Qкл = Qж(Р'нас) 

bн(P'нас)  = 1+(1,12 - 1)*[(5,5 – 0,1)/(8,9 – 0,1)] ^1/4 = 1,11 

Qж(Р' нас) = Qн.с. bн(P'нас)  = 3,81*10^-4*1,11 = 4,23 *10^-4 м/c 

υmax = 4*4,23 *10^-4/0,025² = 2,71 м³/с 

Reкл = 0,025*2,71/3*10^-6 = 2,3*10⁴ 

Мкл = 0,4 

ΔРкл.н = 2,71²*820/2*0,4² = 0,19 МПа 

Тогда давление в цилиндре насоса при всасывании Рвс.ц. и нагнетании Рнагн.ц. и перепад давления, создаваемый насосом ΔРнас. будут: 

Рвс.ц. = Рпр - ΔРкл.в = 4,6 – 0,2 = 4,4 МПа

Рнагн.ц. = Рвык + ΔРкл.н = 8,9 + 0,19 = 8,69МПа

ΔРнас = Рнагн.ц. – Рпр = 8,69 – 4,60 = 4,09 МПа 

      11.Определим  утечки в зазоре плунжерной  пары по IV.38, вторым членом пренебрегаем: 

qут = (1 + 3/2 + С²э)πDплδ³(Рвык - Рвс.ц)/12 _жlпл _ж=

= (1 + 3/2*0,5²)3,14*0,055(10^-4) ³(8,9– 4,4)10⁶/12*3*10^-6*1,2*820 = 0,27*10^-4 м³/с 

Проверяем характер течения в зазоре: 

Re = qут/πDпл _ж= 2.7*10^-5/3,14*0,055*3*10^-6 = 52<1000

Следовательно, режим течения жидкости в зазоре ламинарный.

Определяем  коэффициент наполнения: 

Qж(Рвс.ц.)≈ Qж(Рпр)≈4,19*10^-4 м³/с 

Г(Рвс.ц.) = 40[(4,4 – 0,1)/(8,9 – 0,1)] ^0,454 = 28,9м³/м³ 

Q'г(Рвс.ц.) = (36,27 – 29,5)0,1*310*3,81*10^-4/4,4*293 = 0,62*10^-4 м³/с 

  Qсм = (4,19 + 0,62) 10^-4 = 4,81*10^-4 м³/с 

βвс = Q'г(Рвс.ц.)/Qсм = 0,62/4,81 = 0,128 

Проверяем условие Рвс.ц.< P'нас. Поскольку оно выполняется, то в цилиндре во время хода всасывания имеется свободный газ. Тогда коэффициент наполнения

ηнап определяем: 

Коэффициент утечек по формуле IV.43: 

lут = qут/2 Qсм(Рвс.ц.) = 0,27*10^-4/2*4,81*10^-4= 0,028 

Газовое число по формуле IV.44: 

R = Q'г(Рвс.ц.)/ Qж(Рвс.ц.) = 0,62*10^-4/4,19*10^-4 = 0,148 

Рнагн.ц. = 8,69 МПа > Р'нас = 5,5 МПа

Следовательно коэффициент наполнения определяем по формуле IV.47: 

δη2 = mвр/(1 + R){(bж (Рвс.ц.)/ bж (Р'нас))[1 + R/(1 - B)] - 1} =

= 0,1/(1 + 0,148){(1,1/1,11)[1 + 0,148/1] - 1} = 0,012

В расчёте  принято bж(Р) = bн(Р). 

ηнап2 = (1 - lут)/(1 + R) - δη2 = (1 – 0,028)/(1 + 0,148) – 0,012 = 0,83 

Определим коэффициент наполнения также для неравновесного характера процесса растворения газа по формулам IV.48 и IV.49: 

δη3 = mвр/(1 + R){(1 + R)/(1 + R Рвс.ц/ Рнагн.ц.) - 1} =