Анализ работы скважин оборудованных УЭЦН на Повховском месторождении

 

 

 

Pу   Pвх           Рзаб   Рвык                     Давление P(L)

1

 

3

Lн

2

 

βвх                     Газосодержание β

 

 

Рисунок 4 -  График определения глубины погружения УЭЦН по расходному газосодержанию на входе и давлений на приеме и выкиде насоса.

 

При расчете распределения в НКТ их диаметр d устанавливают с учетом дебита:

Qжсу < 150 м3/сут, d = 60 мм;

150 < Qжсу < 300 м3/сут, d = 73 мм;

Qжсу > 300 м3/сут, d = 89 мм.

По кривым 1 и 2 на глубине спуска насоса определяют перепад давлений, требуемый для получения заданного дебита:

 

    Рс  = Рвык - Рвх                                                                                         (3.1.2)

 

Следует учитывать, что расход ГЖС по длине насоса в связи с ростом давления к выкиду и с уменьшением количества свободного газа в жидкости оказывается непостоянным. В свою очередь, свойства жидкости и ее вязкость влияют на напорную характеристику насоса. Поэтому далее оцениваем подачу Qв и напора Нвс , которые должен иметь подбираемый насос при откачке жидкости (с учетом влияния на рабочую характеристику насоса свободного газа в ГЖС, проходящей через насос, и ее вязкости), чтобы обеспечить подъем заданного количества нефти Qжсу с выбранной глубины Lн . По данным Qв  и Нвс и паспортным характеристикам подбирают тип насоса, удовлетворяющий условиям:

 

0,65 ≤ Qв/Qв.опт ≤ 1,25                                                                                (3.1.3)

где Qв –паспортная подача насоса при оптимальном режиме.

 

Нвс ≤ Нпв - ∆Н                                                                                            (3.1.4)

 

где Нпв –напор насоса по паспортной характеристике, соответствующий производительности Qв ,м; ∆Н – поправка для пересчета Нпв в вероятный напор при работе на воде:

 

∆Н=  0,92*Нв.опт / 3,9 - 0,023*Qв.опт                                                           (3.1.5)

 

где Нв.опт, Qв.опт – оптимальный напор (в м) и оптимальный расход (в м3/сут) по паспортной характеристике насоса.

Возможность запуска скважины агрегатом устанавливают по результатам сравнения баланса напоров Носв, развиваемых насосом при пуске скважины, с величиной (НпQохл - ∆Н), где НпQохл – напор насоса по его паспортной характеристике при минимально допустимом дебите жидкости Qохл и длительной непрерывной эксплуатации двигателя. Если Носв ≥ 0,98(НпQохл-∆Н),то скважина может быть освоена насосом. Qохл соответствует минимально допустимому расходу жидкости в кольцевом пространстве между корпусом электродвигателя и стенкой обсадной трубы, когда обеспечивается необходимый режим охлаждения ПЭД:

 

Qохл = 86400*ωохл*π*(D2эк-D2д)/4,                                                             (3.1.6)

 

где ωохл – минимально допустимая скорость движения жидкости в кольцевом пространстве (определяется по специальным таблицам); Dэк, Dд – диаметры обсадной трубы и корпуса двигателя.

Если это условие не соблюдается, то необходимо заново подобрать насос с большими возможностями или установить газосепаратор на его приеме. Может оказаться, что необходимая характеристика насоса по напору Н не соответствует (ниже) паспортной характеристике насоса, ближайшего по параметрам. В этом случае напор выбранного насоса регулируют (уменьшают) путем повышения противодавления на устье с помощью штуцера или уменьшением (частичным изъятием) некоторого числа ΔZ ступеней насоса с заменой их вкладышами. Число ступеней, которые следует удалить, определяют по формуле

 

ΔZ= Zo ΔH / H ,                                                                                          (3.1.7)

 

где Zo – это общее число ступеней в насосе; ΔH и Н – избыточный и развиваемый напор при полном числе ступеней.

Если используют штуцер, то снижается К.П.Д. установки, но при этом регулирование осуществляется проще (без разборки насоса).

 

 

3.2 Методика подбора оборудования  и режима работы скважин,

оборудованных УЭЦН (Девликамовым В.В, Зейгман Ю.В УНИ-87г.)

 

В зависимости от условий эксплуатации различают два случая подбора оборудования и установления режима работы установок УЭЦН:

• подбор при ограниченном отборе жидкости из скважины;
• подбор при неограниченном дебите.

Для осуществления расчетов по первому варианту рекомендуется следующая последовательность:

1.По уравнению притока жидкости  из пласта в скважину при  установившемся режиме определяют  величину забойного давления.

2.Задаваясь несколькими значениями  забойного давления, определяют  для них зависимость изменения давления в стволе скважины от кровли пласта, до сечения в котором объемное газосодержание равно 0.3-0.5. Полностью линия изменения давления строится до давления, соответствующего давлению на статическом уровне жидкости в скважине.

3.По результатам расчетов строят зависимость изменения содержания свободного газа в жидкости по стволу скважины. Иногда для сокращения объема расчетов определяют лишь минимальное, среднее и максимальное объемное газосодержание.

4.Для заданных физико-химических  свойств продукции скважины, нормы отбора и выбранных вариантов глубин спуска насоса в скважину – определяют изменение давления в колонне НКТ.

5.Исходя из полученного вида  кривых распределения давления  по стволу скважины и колонны  НКТ определяют для выбранных  вариантов глубины спуска насоса величину давления, которое должен развивать насос.

6.Находят удельную энергию, которая  должна быть сообщена жидкости, чтобы при заданных глубинах  спуска насоса в скважину и  давлениях на приеме насоса  был получен необходимый дебит.

7.Определяют объемные расходы жидкости и газа через насос при различных глубинах его спуска и выбирают насосы, характеристики которых обеспечивают работу в оптимальном режиме, при подаче, составляющей 0.6-1.2  от оптимальной при работе на воде.

8.Для каждого выбранного насоса определяют оптимальную подачу с учетом вязкости откачиваемой жидкости и изменениям ее величины в различных ступенях насоса. После этого насосы, для которых подача не укладывается в диапазон, выбранный согласно П.7 в дальнейшем не рассматриваются.

9.Определяют напоры насосов  при работе на воде при спуске  их на глубины, определенные в  П.2.

10.На основе полученных данных  строят поля “Q-H” для всех выбранных типов насосов.

11.Проверяют соответствие выбранных  насосов требованиям, определенным для конкретной скважины с учетом изнашивания механическими примесями узлов насоса и при необходимости изменяют число ступеней насоса.

12.С учетом полученных характеристик  определяют глубину спуска и  напор для всех выбранных вариантов, находят к.п.д. насоса.

13.Определяют мощность потребляемую  насосом.

14.Для каждого насоса с учетом  соответствия размеров двигателя  и насоса выбирают погружной  электродвигатель.

15.Определяют минимально-допустимую  подачу жидкости, соответствующую  режиму работы насоса при освоении скважины.

16.Для выбранных двигателей выбирают  трансформатор и станцию управления. С учетом кривизны ствола скважины  и в соответствии с силой  тока определяют длину кабеля  и его сечение.

17.Находят температуру ПЭД, исходя  из потери мощности и коэффициентов, характеризующих каждый типоразмер выбранного двигателя.

18.Определяют температуру нагрева  двигателей при работе их в  выбранных вариантах установок. 

19.С учетом потерь мощности  и напряжения в кабеле при  рабочем и пусковом режимах  ПЭД – уточняют типоразмер выбранного кабеля.

20.На основе полученных данных  находят мощность, потребляемую  установкой в целом. При этом  учитывают мощность, потребляемую  электродвигателем, потери мощности  в кабеле и К.П.Д. трансформатора.

21.С точки зрения прочности  и соответствия радиальных габаритов муфт НКТ, погружного агрегата и кабеля уточняется диаметр НКТ.

22.Оределяют капитальные затраты  на оборудование скважины по  всем вариантам.

23.С учетом действующих норм  на амортизацию оборудования  определяют эксплуатационные затраты.

24.Окончательный вариант выбирают  исходя из сопоставления годовых  затрат, температур нагрева ПЭД  и глубин подвесок насоса.

Методы подбора установок ПЦЭН при неограниченном дебите жидкости из скважины отличается от рассмотренной выше и применяется в тех случаях, когда дебит скважины превышает подачу при соответствующем напоре любой из имеющихся насосных установок. В этом случае решение задачи сводится к определению такого типоразмера установки, которая обеспечила бы для заданных условий дебит наиболее близкий к максимально возможному, а затраты на подъем 1т нефти были бы минимальными. Последовательность расчетов в этом случае должна быть следующей:

1.Исходя из ориентировочного  дебита, выбирается диаметр колонны  НКТ.

2.Для нескольких значений дебита, близких к предполагаемому, расчитываются кривые изменения давления в колонне НКТ.

3.Исходя из индикаторной линии  или уравнения притока, определяют  забойные давления выбранных  дебитов.

4.Для выбранных дебитов расчитывают  кривые изменения давления по  стволу скважины в интервале от верхних отверстий фильтра, до уровня, соответствующего допустимому объему газосодержанию.

5.Задаются несколькими значениями  глубин спуска насоса в скважину, при которых его прием находился  бы в интервале глубин с  изменением объемного газосодержания от 0.05(max глубина спуска) до 0.5(min глубина спуска) при наибольшем отборе жидкости.

6.Определяют удельные расходы  энергии, необходимой для извлечения  жидкости с выбранных глубин  при заданных дебитах.

7.Рассчитывают дебиты, обеспечиваемые  насосом выбранных глубинах его спуска.

8.На основе проведенных расчетов  строят кривые зависимостей напора  от дебита и глубины подвески  насоса.

9.По паспортным характеристикам  насосов, предполагаемых для использования  в скважине, совместно с уравнениями, полученными в П.8, определяют подачи выбранных насосов.

10.По данным производительности  насосов рассчитывают изменение  температуры жидкости в стволе  скважины.

11.Определяют вязкость пластовой  жидкости, проходящей через насос, с учетом температурных изменений.

12.Корректируют рабочие характеристики выбранных насосов с воды на откачиваемую пластовую жидкость.

13.По результатам П.12 уточняют  зависимость отбора пластовой  жидкости из скважины при различных  глубинах подвески и исходя  из полученных зависимостей находят дебиты, обеспечиваемые каждым из насосов.

14.Полученные варианты сочетаний  типоразмеров насосов и глубин  их спуска проверяют на надежность  работы в период выхода на  установившийся режим работы.

15.Для  вариантов, удовлетворяющих  условиям работы подбирают ПЭД и рассчитывают температуру его обмоток.

16. Определяют экономический эффект  от работы установок ПЦЭН на  каждом из определенных режимов, удовлетворяющих  условиям работы  ПЭД. Находят наивыгоднейший вариант.

 

 

 

 

 

3.3  Промысловый расчет глубины спуска  УЭЦН НГДУ “ПН”ЦДНГ-2

 

1.Расчет забойного давления:

 

Рзаб = Рпл - Qзад / Кпрод,                                                                              (3.3.1)

 

где Qзад - заданный дебит.

2.Расчет динамического уровня  жидкости:

 

Нд = Нкров –10*Рзаб / Y,                                                                            (3.3.2)

 

где Y-удельный вес жидкости.

3.Расчет глубины спуска насоса:

 

Нсп = Ндин + 10*Рпл / Y.                                                                             (3.3.3)

 

На промысле широко распространены насосы УЭЦН5-50-1550, поэтому подбор в основном состоит из расчета спуска УЭЦН.

3.4 Выбор группы скважин и  обоснование целесообразности

выполнения проверочных расчетов по подбору УЭЦН

 

Так как на промысле широко применены УЭЦН5-50-1550, несмотря на пластовые характеристики и свойства пластовых флюидов, следует заметить, что пластовая энергия и возможности насосного агрегата могут быть использованы нерационально. Для проверки выберем группу скважин с одинаковой обводненностью и проведем проверочный расчет по подбору УЭЦН (табл.3.4) .