Тема: Насосная эксплуатация скважин. Выбор оборудования ШСНУ
Лабораторная работа №7
1. Основные теоретические положения
Штанговая скважинная насосная установка (ШСНУ) – плунжерный (поршневой) насос, устанавливаемый в скважине на большой глубине, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны специальных штанг (рис. 1).
ШСНУ включает оборудование:
а) наземное – станок-качалку и оборудование устья;
б) подземное – НКТ, насосные штанги, скважинный насос и различные защитные устройства.
Проектирование ШСНУ состоит из двух этапов.
I. Выбор компоновки ШСНУ, т.е. взаимосвязанной совокупности следующих параметров: диаметр и тип скважинного штангового насоса, глубина его спуска и конструкция НКТ, а также типоразмер предварительно заданного станка-качалки.
II. Обоснование конструкции штанговой колонны, уточнение типоразмера станка-качалки и расчет других характеристик.
Рис. 1. Схема ШСНУ:
1 – скважинный насос невставной; 2 – колонна НКТ; 3 – колонна насосных штанг; 4 – шток сальниковый; 5 – канатная подвеска: 6 – фонтанная арматура с устьевым сальником;
7 – станок-качалка
2. Порядок расчета и подбора оборудования
1. Определяют плотность смеси по формуле (при высоком газовом факторе и В< 80%)
=(880+70+1100)/1,15=1906,5 кг/м3 (1)
где rн – плотность нефти, кг/м3;
rг – плотность газа, кг/м3;
rв – плотность воды, кг/м3;
G0 – газовый фактор, м3/м3;
B – обводненность скважиной продукции, %;
bн – объемный коэффициент нефти.
2. Определяют глубину спуска насоса, м,
=2110-(17-1,88)*106/1906,5*9,81=1301м. (2)
где Lc – глубина скважины, м;
Рпр.опт – оптимальное давление на приеме насоса, МПа;
g – сила тяжести, Н/кг.
=0,5+0,3*0,5*9,2=1,88 МПа. (3)
3. Для заданных на поверхности дебита нефти (Qн) и обводненности продукции (В) рассчитывают объемный расход (дебит) продукции скважины Qж(r), м3/сут, при давлении на приеме Рпр.опт:
=7,87*1,0498/0,5=16,52 м3/сут, (4)
где Qн – дебит нефти, м3/сут.;
– объемный коэффициент жидкости при давлении на приеме Рпр.опт.
=15,74-15,74*0,5=7,87 м3/сут; (5)
=30/1906,5*10-3=15,74 м3/сут. (6)
=1,0498
, 
– объемные коэффициенты нефти и воды при давлении на приеме;
=1,09974 (7)
.
4. Высоту подъема продукции при известных глубине спуска насоса Lн, устьевом давлении Ру и давлении на приеме насоса вычисляют по формуле:
=1301-102(1,88-1,6)=1272,5м. (8)
5. По диаграмме А.Н. Адонина (рис. 2) по известным значениям проектного дебита Qж(r) и высоте подъема жидкости L выбирают диаметр скважинного насоса Dпл. Для этого на горизонтальной оси находят глубину спуска насоса и из этой точки восстанавливают перпендикуляр до пересечения с горизонтальной линией, соответствующей заданному объему откачиваемой жидкости.
Тип скважинного насоса выбирают в соответствии с областями применения скважинных штанговых насосов (прил. 2).
6. Устанавливают режим откачки. С целью создания статического режима откачки и уменьшения нагрузок на головку балансира принимают длину хода, равную максимальной, и определяют число качаний (принимают, как правило, n£8):
=16,52/1440*0,0008*3,5*0,8=5,1, (9)
где Fnл – площадь сечения плунжера, ( 
=0,0008 м2);
Dпл – диаметр плунжера, м;
S – длина хода сальникового штока, м;
a – коэффициент подачи насоса (принимаем a=0,8);
1440 – количество мин. в сутках.
7. Определяем необходимую мощность (кВт), двигателя по формуле Ефремова и выбираем тип двигателя.
= кВт. (10)
где Dпл – диаметр плунжера, м; S – длина хода плунжера, м; rсм – плотность смеси, кг/м3; L – высота подъема жидкости, м; hн – КПД насоса, hн=0,9; hск – КПД СК, hск=0,82; К1 – коэффициент степени уравновешенности СК, К1=1,24; h – КПД привода, h=0,8.
Рис. 2. Диаграмма А.Н. Адонина для станков-качалок:
цифры в кружках – диаметры скважинных насосов
Задание. Выбрать компоновку ШСНУ для следующих условий по вариантам:
| Параметры | Вариант |
| Глубина скважины Lc,м | |
| Забойное давление Рзаб, МПа | 17,0 |
| Планируемый отбор жидкости Qж, м3/сут | |
| Обводненность скваж. продукции В | 0,5 |
| Плотность нефти rн, кг/м3 | |
| Плотность воды rв, кг/м3 | |
| Плотность газа rг, кг/м3 | 1,4 |
| Давление насыщения Рнас, МПа | 9,2 |
| Газовый фактор G0, м3/м3 | 50,0 |
| Устьевое давление Ру, МПа | 1,6 |
| Объемныйкоэффициент нефти bн | 1,15 |
Приложение 1
Техническая характеристика станков-качалок типа ПШГН
(привод штанговых глубинных насосов)
| Параметры | ПШГН 6-3 | ПШГН 8-3 | ПШГН 10-3 | ПШГН 12-3 |
| Нагрузка на устьевом штоке, кН | ||||
| Система уравновешивания | Роторная | Комбинированная | ||
| Число двойных ходов в мин. | 2,0-8,5 | 3,0-8,5 | ||
| Длина хода штока, м | 1,2; 1,6; 2,0; 3,0 | |||
| Мощность двигателя, кВт | 15-18,5 | 22-30 | 30-37 | |
| Масса привода, кг |
Техническая характеристика станков-качалок UP(Румыния)
| Параметры | UP9T-2500-3500 | UP12T-3000-5500 | LUFKIN |
| Максимальная нагрузка на полированном штоке, кН | |||
| Максимальный момент редуктора, кг×м | - | ||
| Длина хода, м | 0,9;1,2;1,5;2,0;2,5 | 1,5;2,0;2,5;3,0 | 1,7;2,16;2,59;3,0 |
| Число двойных ходов в мин. | 6-15 | 6,6-12 | 6,6-8,9 |
| Передаточное число редуктора | 36,344 | 36,10 | - |
| Диаметр клиноременного шкива, мм | - | ||
| Вес станка-качалки, кг | - |
Приложение 2
Характеристика штанговых насосов
| Тип насоса | Условный размер насоса, мм | Длина хода плунжера, мм |
| НН1Б | 29; 32; 38; 44; 57 | 1200-6000 |
| НВ2Б | 32; 38; 44; 57 | 1800-6000 |
| НН2Б | 32; 44; 57; 70; 95 | 1200-4500 |
| НВ1С | 29; 32; 38; 44; 57 | 1200-3500 |
| НН2С | 32; 44; 57; 70; 95 | 1200-3500 |
| НН1С | 29; 32; 44; 57 | |
| НН2БУ | 44; 57 | 1800-3500 |
| ННБА | 70; 95;102 | 2500-4500 |
Рис. 3. Типы скважинных штанговых насосов:
НВ1 – вставные с замком на верху; НВ2 – вставные с замком внизу; НН – невставные без
ловителя; НН1 – невставные с захватным штоком; НН2 – невставные с ловителем