Подбор установки погружного центробежного насоса к скважине

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО О Б Р А З О В А Н И Я СССР

СПЕЦИАЛЬНОГО

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА Т Р У Д О В О Г О К Р А С Н О Г О ЗНАМЕНИ И Н С Т И Т У Т Н Е Ф Т И И ГАЗА им, И. М . Г У Б К И Н А

Кафедра

разработки

и эксплуатации

нефтяных

месторождений

Утверждено Советом института в качестве учебного пособия

П. Д . л я п к о в

ПОДБОР УСТАНОВКИ ПОГРУЖНОГО

ЦЕНТРОБЕЖНОГО

НАСОСА К СКВАЖИНЕ Учебное п о с о б и е по дипломному, к у р с о в о м у проектированию и У Н И Р С специальности 0205 — «Технология и комплексная механизация разработки нефтяных и газовых месторождений» П о д редакцией проф. Ш. К.

М О С К В А — 1987

Гиматудинова

У Д К 622.276(031) Ляпков П. Д . Подбор установки погружного центробежного насоса к сква­ жине. Учебное пособие. — М.: М И Н Г, 1987, 71 с. В настоящем пособии изложена методика решения задачи выбора типораз­ меров глубиннонасосного оборудования для эксплуатации добывающих скважин установками погружных центробежных насосов, которая разработана на базе последних достижений в изучении гидродинамики газожидкостных смесей в стволе скважины, в колонне насосно-компрессорных труб к в центробежном насосе, а также опыта эксплуатации У Э Ц Н на нефтепромыслах разных райо­ нов страны. Методика является оригинальной и не дублирует известные мето­ дики, применяемые в промышленности или в учебной практике, отличающиеся от изложенной в пособии либо чрезвычайной сложностью, либо, наоборот, неоп­ равданной элементарностью. Рецензенты: М- А. Кузнецов» Л . Г. Чичероа,

© Московский институт нефти и газа им. И, М, Губкина, 1987 г

1.

ВВЕДЕНИЕ

Погружные ц е н т р о б е ж н ы е н а с о с ы (УЭЦ11) в н а с т о я щ е е в р е м я я в л я ю т с я о д н и м из о с н о в н ы х с р е д с т в м е х а н и з и р о в а н ­ н о й э к с п л у а т а ц и и н е ф т я н ы х с к в а ж и н . На их д о л ю п р и х о д и т ­ ся б о л е е 5 3 % д о б ы в а е м о й в С С С Р нефти и б о л е е 6 3 % и з в л е ­ каемой из скважин ж и д к о с т и . В б л и ж а й ш и е г о д ы о ж и д а е т с я дальнейший рост доли УЭЦН в н е ф т е д о б ы ч е СССР. О д н о из в а ж н е й ш и х у с л о в и й э ф ф е к т и в н о г о и с п о л ь з о в а н и я У Э Ц Н — э т о правильный п о д б о р У Э Ц Н к с к в а ж и н е , т о е с т ь в ы б о р для к а ж д о й к о н к р е т н о й с к в а ж и н ы таких в з а и м о о б у с ­ ловленных типоразмеров насоса, э л е к т р о д в и г а т е л я с гидро­ з а щ и т о й , к а б е л я , т р а н с ф о р м а т о р а , п о д ъ е м н ы х т р у б из и м е ю ­ щ е г о с я парка о б о р у д о в а н и я , и т а к о й г л у б и н ы с п у с к а * н а с о с а в скважину, к о т о р ы е обеспечат о с в о е н и е скважины и - т е х н о ­ логическую норму отбора жидкости (номинального дебита) из нее в у с т а н о в и в ш е м с я р е ж и м е р а б о т ы с и с т е м ы с к в а ж и н а — У Э Ц Н при н а и м е н ь ш и х з а т р а т а х . П о д б о р У Э Ц Н к с к в а ж и н е на с о в р е м е н н о м у р о в н е с в я з а н с выполнением относительно трудоемких и громоздких вы­ числений и о с у щ е с т в л я е т с я с п о м о щ ь ю ЭВМ. В н а с т о я щ е м у ч е б н о м п о с о б и и и з л а г а е т с я у п р о щ е н н ы й ва­ риант м е т о д и к и п о д б о р а У Э Ц Н к с к в а ж и н е , р а с с ч и т а н н ы й на в о з м о ж н о с т ь осуществления его с п о м о щ ь ю калькулятора. В о т л и ч и е о т и з в е с т н ы х излагаемый с п о с о б у ч и т ы в а е т в о з м о ж н о с т ь о б о р у д о в а н и я насоса У Э Ц Н г а з о с е п а р а т о р о м , п р е д ­ назначенным д л я защиты насоса о т в р е д н о г о влияния с в о ­ б о д н о г о газа в о т к а ч и в а е м о й из с к в а ж и н ы п р о д у к ц и и . 2. О С Н О В Н Ы Е Э Т А П Ы П О Д Б О Р А У Э Ц Н К С К В А Ж И Н Е

Методика подбора УЭЦН к скважине состоит в выполне­ нии с л е д у ю щ и х о с н о в н ы х э т а п о в : — п о д г о т о в к а исходных данных, характеризующих н е о б х о ­ димые параметры дренируемого пласта, эксплуатационной колонны скважины, установившегося режима работы системы пласт — с к в а ж и н а — У Э Ц Н , и м е н у е м о й в д а л ь н е й ш е м с и с т е м о й скважина — У Э Ц Н , а т а к ж е с в о й с т в а и о б ъ е м н ы е с о о т н о ш е * Здесь и в дальнейшем под глубиной спуска насоса в скважину имеется в виду расстояние по оси ствола скважины от ее устья до всасывающей сетки насоса. 3

Да бдение р О

Р*

Р

Pzad

вх

Рис. I , К методике определения по газосодержанию Р глубины L давления у ?

u

Рлт

Г В Х

спуска насоса в скважину, давления рвх

ь ы х

или р^

р£

"

У входа в насос У входа

в насос,

на выходе из насосэ, а также приращения д а в ­

х

ления/? или р[ , которое должен сообщать насос проходящей через него скважиннон продукции для извлечения из скважины заданного д е ­ бита жидкости: 1—кривая изменения давления в эксплуатационной колонне скважины по ее длине; 2~кривая изменения объемно-расходного газосодержания по длине эксплуатационной колонны; З 4—кривые изменения давления в к о ­ лонне насосно-компрессорных труб при работе насоса без газосепаратора и с гаэосепаратором; р —давление в выкидной линии скважины; /*эаб— давление на забое скважины с

с

г

л

ния о т к а ч и в а е м ы х из с к в а ж и н ы н е ф т и , п о п у т н о й в о д ы и п о ­ п у т н о г о газа при различных т е р м о д и н а м и ч е с к и х у с л о в и я х ; — р а с ч е т и п о с т р о е н и е на м и л л и м е т р о в о й б у м а г е к р и в ы х и з м е н е н и я д а в л е н и я p{L. ) и объемного расходного газосодер­ ж а н и я рг(^эк) " о д л и н е э к с п л у а т а ц и о н н о й к о л о н н ы в и н т е р в а ­ л е о т ее з а б о я ( т о ч н е е — о т о т м е т к и р а с п о л о ж е н и я в е р х н и х отверстий ее фильтра) д о сечения, в к о т о р о м давление рав­ но д а в л е н и ю в в ы к и д н о й линии с к в а ж и н ы , для заданного д е ­ б и т а ж и д к о с т и Фжсу, п р и в е д е н н о г о к с т а н д а р т н ы м у с л о в и я м * , — см. кривые / и 2 на рис. 1; — в ы б о р п р е д в а р и т е л ь н о г о значения объемно-расходного г а з о с о д е р ж а н и я у в х о д а в насос в п р е д е л а х р = 0,05-^0,25, к о т о р о е д о л ж н о б ы т ь в о т к а ч и в а е м о й из с к в а ж и н ы п р о д у к ­ ции при р а б о т е с и с т е м ы скважина — У Э Ц Н в у с т а н о в и в ш е м с я режиме; — о п р е д е л е н и е по п р и н я т о м у п р е д в а р и т е л ь н о м у з н а ч е н и ю £г.вх и кривым / и 2 рис. 1 п р е д в а р и т е л ь н ы х значений г л у б и ­ ны с п у с к а L„ насоса в с к в а ж и н у и д а в л е н и я р у входа в насос; — оценка п о ф о р м у л е (74) значения к о э ф ф и ц и е н т а с е п а р а ­ ции К с в о б о д н о г о газа п е р е д в х о д о м с к в а ж и н н о й п р о д у к ц и и в насос и д е й с т в и т е л ь н о г о д а в л е н и я насыщения р ^ нефти и воды, нагнетаемых насосом в колонну подъемных т р у б (НКТ) п о п у т н ы м г а з о м , — п о (75); —- р а с ч е т и п о с т р о е н и е на м и л л и м е т р о в о й б у м а г е к р и в о й p(L ) и з м е н е н и я д а в л е н и я по д л и н е к о л о н н ы п о д ъ е м н ы х iK

г > п х

вХ

с

л-на

HKT

т р у б в и н т е р в а л е о т в ы х о д а п р о д у к ц и и из насоса д о у с т ь я с к в а ж и н ы д л я з а д а н н о г о д е б и т а ж и д к о с т и (кривая 3 на рис. 1) с у ч е т о м т о г о , ч т о при К > 0 ч а с т ь с в о б о д н о г о газа п р о х о ­ д и т м и м о н а с о с а и, с л е д о в а т е л ь н о , не п о п а д а е т в Н К Т ; — о п р е д е л е н и е значения давления в Н К Т на г л у б и н е с п у с ­ ка насоса L п о к р и в о й 3 рис. 1; о ц е н к а перепада д а в л е н и я p по ф о р м у л е с

n

Q

Pz = / W - А.х>

О)

который требуется с о о б щ и т ь скважинной продукции, чтобы систе­ ма скважина — У Э Ц Н работала в установившемся режиме с за­ данным дебитом жидкости; — оценка по