Включение газосепаратора в состав ЭЦН 5-130-1400. Дипломный проект-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Пояснительная записка содержит: страниц 86, таблиц 4.
Количество графических документов: 7 - формата A1,5 спецификаций. Ключевые слова: установка электроцентробежного насоса, погружной электродвигатель, гидрозащита, газосепаратор, рабочее колесо, шнек, колокол, газовый фактор.
В данном проекте подробно изложена конструкция погружного многоступенчатого насоса для добычи нефти. Рассматриваются вопросы, связанные с эксплуатацией нефтяных скважин установками ЭЦН, пластовая жидкость которых отличается высоким газовым фактором.

Мною был проведен анализ научных разработок технических средств модернизации в области нефтепромыслового оборудования, а конкретнее - изобретений по усовершенствованию установок наружного центробежного электронасоса (УЭЦН).
Ввиду того, что научная работа длится несколько лет, то не нашедшие своего применения и не зарекомендовавшие себя изобретения отсеиваются.
Мною были выбраны изобретения, направленные на уменьшение содержания газа и твердых частиц в перекачиваемой насосом пластовой жидкости, то есть конкретно для скважин с большим газовым фактором и/или повышенным содержанием твердых включений в пластовой жидкости.
Описание изобретений, рисунки, анализ, достоинства и недостатки приводятся ниже.
3.1. Спец. вопрос "Включение газосепаратора в состав УЭЦН"
В ходе проведенного анализа изобретений, касающихся эксплуатации скважин ЭЦН в качестве усовершенствующего элемента для повышения производительности установки решено было вместо рассмотренных в п.З изобретений ввести в состав УЭЦН газосепаратор, как наиболее оптимальный вариант.
Он основан на принципе разделения жидкости и газа под действием центробежных сил и представляет собой вмонтированное в насос устройство, состоящее из следующих основных узлов:
ступени вихревого самовсасывающего насоса, предназначенного для создания необходимого избыточного давления в колоколе газосепаратора;
• завихрителя, состоящего из лопастного колеса типа пропеллерного насоса и специального направляющего аппарата, предназначенного для сообщения газожидкостной смеси по выходе из ступени вихревого насоса угловой скорости, необходимой для разделения смеси на дегазированную жидкость и свободный газ;
• камеры разделения в виде свободного кольцевого пространства, в котором происходит разделение смеси;
• колокола с системой боковых и радиальных каналов, предназначенных для улавливания отсепарированного свободного газа и отвода его в скважину, а также для приема из камеры разделенной дегазированной жидкости и направление ее к рабочим колесам насоса.
Газосепараторы монтируются в нижней части насоса между приемной частью и первым рабочим колесом. Длина его в собранном виде составляет 600 мм. Газожидкостная смесь поступает из скважины через приемную сетку и входные отверстия, попадает в вихревую ступень, которая создает смеси напор, необходимый для преодоления сопротивлений. Из вихревой ступени газо-жидкостная смесь поступает в завихритель и, получив угловую скорость, начинает сепарироваться. Из завихрителя смесь переходит в камеру разделения, где под действием центробежных сил более тяжелая жидкость отбрасывается с периферии, а более легкий газ отжимается к центру и располагается вокруг вала.
Затем газ попадает под колокол и далее через отверстие в кольцевое пространство между насосом и обсадной колонной скважины, а дегазированная жидкость по каналам между колоколом и корпусом подходит к рабочему колесу погружного центробежного насоса.
Максимальное содержание свободного газа на выходе в насос с газосепаратором - 55% (по объему).





4. Выбор машин и оборудования при эксплуатации скважин ЭЦН
Насос для скважины подбирается в соответствии с характеристикой скважины, ее дебитом, необходимым напором и диаметром эксплуатационной колонны на основании характеристики ЭЦН.
При выборе установки по характеристике скважины порядок выбора следующий:
• Определяют требуемую величину напора насоса;
• Учитывая влияние вязкости откачиваемой смеси и газосодержания на характеристику глубинных центробежных насосов, определяют требуемые параметры насоса в условиях перекачки им воды;
• Выбирают несколько типоразмеров установок насосов из числа выпускаемых;
• Определяют глубину подвески глубинного насоса в скважине;
• Определяют мощность двигателя и уточняют его типоразмер;
• Проверяют возможность отбора насосом тяжелой жидкости;
• Проверяют параметры выбранного ранее кабеля и H К Т;
• Проверяют диаметральные размеры погружного агрегата , труб и кабеля;
• Проверяют параметры автотрансформатора или трансформатора;
• Сравнивают экономические показатели предварительно выбранных нескольких типоразмеров установок;
• Проверяют рациональность применения глубинного центробежного насоса по сравнению с другими типами насосов.
Характеристика скважины при выборе установки известна - это в основном заданная величина отбора жидкости из скважины ; глубина расположения уровня жидкости в скважине при этом отборе; характеристика отбираемой жидкости по содержанию в ней нефти, воды и газа , по вязкости смеси и по плотности их составляющих ; содержание в отбираемой смеси механических примесей ; размеры обсадной колонны; давление, которое необходимо иметь на устье скважины, чтобы транспортировать смесь до групповой установки нефтепромыслового сбора нефти.
Для выбора типа насоса необходимо знать давление, которое он должен создавать. Требуемое давление насоса увеличивается с увеличением глубины, с которой приходится поднимать жидкость, гидравлических сопротивлений в подъемных трубах, противодавления на устье скважины и уменьшается за счет работы газа в подъемных трубах. Этот газ, отбираемый вместе с жидкостью из скважины, по мере приближения к устью расширяется, всплывает и увлекает за собой часть жидкости.
Для выбора глубинного центробежного насоса необходимо знать его параметры в условиях отбора им воды, поскольку заводские характеристики и каталожные данные приведены именно на такие условия. Поэтому необходимо учесть вязкость жидкости и газосодержание в ней, снижающие показатели установок.
По значению подачи и напора в условиях перекачки им воды находят необходимый типоразмер насоса по заводским каталогам. При этом, зная внутренний диаметр обсадной колонны скважины, определяют допустимый габарит погружного агрегата.
По габариту погружного агрегата, заданному отбору жидкости, давлению, которое должен создавать насос, выбирают два-три типоразмера установок.
При проверке нескольких вариантов оснащения скважины ЭЦН необходимо сравнить их экономические показатели.