Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы

553

Расчетная часть-Расчет электроцентробежного насоса ЭЦН-5А-360-60-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 177073
Дата закачки: 25 Января 2017
Продавец: leha.se92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word

Описание:
Расчетная часть-Расчет электроцентробежного насоса ЭЦН-5А-360-60: Расчет оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме ЭЦН, Расчета погружения насоса под динамический уровень-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комментарии: Рассчитаем необходимый напор ЭЦН, выберем насос и электродвигатель для заданных условий скважины.
Дано: наружный диаметр эксплуатационной колонны - 140 мм;
глубина скважины - 2000 м;
дебит жидкости Q = 120 м3/сут;
статический уровень hст = 850 м;
коэффициент продуктивности скважины К = 60 м3/(сут · МПа);
глубина погружения под динамический уровень h = 40 м;
кинематическая вязкость жидкости ν = 2·10-6 м2/с;
превышение уровня жидкости в сепараторе над устьем скважины hг = 15 м;
избыточное давление в сепараторе Рс = 0,2 МПа;
расстояние от устья до сепаратора l = 60 м;
плотность добываемой жидкости ρж = 880 кг/м3.
Определяем площадь внутреннего канала НКТ по формуле (1) при Vср = 1,3 м/с:
 (1)

.
Внутренний диаметр:
,  (2)
.
Ближайший больший dвн имеют НКТ диаметром 48 мм (dвн = 40 мм).
Скорректируем выбранное значение Vср = 130 см/с:
,   (3)
где Fвн - площадь внутреннего канала выбранных стандартных НКТ

.
При выборе НКТ по графику [27, рис. 63] при дебите 120 м3/сут и КПД = 0,96 также получим НКТ диаметром 48 мм.
Необходимый напор определяется из уравнения условной характеристики скважины:
,  (4)
где hст - статический уровень жидкости в скважине, м; Δh - депрессия, м; hтр - потери напора на трение в трубах; hг - разность геодезических отметок сепаратора и устья скважины; hc - потери напора в сепараторе.
Депрессия по формуле (6) будет равна
,  (6)
где К - коэффициент продуктивности скважины, м3/сут·МПа; ρж - плотность жидкости, кг/м3; g = 9,81 м/с2.

.
Потери напора на трение в трубах, м, определяются по формуле
,  (7)
.
где L глубина спуска насоса, м,
;  (8)
h - глубина погружения насоса под динамический уровень; l - расстояние от скважины до сепаратора, м; λ - коэффициент гидравлического сопротивления,
Глубина спуска насоса по формуле
.
Коэффициент λ определяют в зависимости от числа Re и относительной гладкости труб Ks:
(9)
где ν - кинематическая вязкость жидкости, м2/с;
Число Рейнольдса:
.
λ вычисляется по числу Рейнольдса, независимо от шероховатости:
, если Re < 2300   (10)
, если Re > 2300 (11)
Определим &#955;:
.

Потери напора на преодоление давления в сепараторе
,  (12)
где Pc - избыточное давление в сепараторе.
.
Величина необходимого напора
.
Для получения дебита Q = 120 м3/сут и напора Нс =1176 м по табл. 1 выбираем ЭЦН5-130-1200 с числом ступеней 282, учитывая, что эксплуатационная колонна у нас диаметром 140 мм (гр. 5).
По данным табл. 1 построим.участок рабочей области характеристики Q - Н (рис. 1).


Рис. 1. Рабочая область характеристики ЭЦН

Из полученной рабочей области характеристики найдем, что при дебите 120 м3/сут напор ЭЦН на воде составит 1250 м.
Учитывая, что табличные характеристики построены для воды, следует изменить табличные значения напора в соответствии с плотностью реальной жидкости по соотношению
,  (13)
Найдем напор насоса на реальной жидкости, если по условию &#961;ж = 880 кг/м3;
.
где Нв - табличное значение напора ЭЦН; &#961;в - плотность пресной воды; &#961;ж - плотность реальной жидкости,
Для учета вязкости реальной жидкости (более 0,03 - 0,04 см2/с) и пересчета характеристики ЭЦН следует воспользоваться известными методиками пересчета, например [12].
Для совмещения характеристик скважины и насоса применяют два способа.
1. На выкиде из скважины устанавливают штуцер, на преодоление дополнительного сопротивления которого расходуют избыточный напор насоса &#916;H = H - Нc. Однако, этот способ прост, но не экономичен, так как снижает КПД насоса и установки в целом.
2. Второй способ предусматривает разборку насоса и снятие лишних ступеней. Этот способ трудоемкий, но наиболее экономичный, так как КПД насоса не изменяется.
Число ступеней, которое нужно снять с насоса для получения необходимого напора, равно [27]
,  (14)
где Н - напор насоса по его характеристике, соответствующий дебиту скважины; Нс - необходимый напор скважины; z - число ступеней насоса.
Так как вязкость жидкости не превышает 3 сантипуаз, то пересчет по вязкости жидкости не требуется.
Для совмещения характеристик насоса и скважины определим число ступеней, которое нужно снять с насоса:
.
Следовательно, насос должен иметь 234 ступени, вместо снятых устанавливаются проставки. Напор одной ступени составит 5,03 м.
При установке штуцера на выкиде из скважины мы совмещаем напоры ЭЦН и скважины, но уменьшаем подачу ЭЦН, одновременно уменьшая его КПД.
Выбор электродвигателя
Необходимую (полезную) мощность двигателя, кВт, определяют по формуле
(15)
где &#951;н - КПД насоса по его рабочей характеристике, &#961;ж - наибольшая плотность откачиваемой жидкости.
Учитывая, что КПД передачи от двигателя до насоса (через протектор) составляет 0,92 &#247; 0,95 (подшипники скольжения), определим необходимую мощность двигателя:
.  (16)
Полезная мощность электродвигателя
,
где 0,57 - КПД насоса (табл.1). Необходимая мощность двигателя
.
Ближайший больший типоразмер выбираем по табл. 3. Это ПЭД 28 - 103 с КПД 0,73, напряжение 850 В, сила тока 34,7 A, cos&#945; = 0,75, температура окружающей среды до 70°С.
Этому двигателю соответствует гидрозащита П92, ПК92, П92Д [17].
Для привода погружных центробежных электронасосов применяется маслозаполненный погружной трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором и синхронной частотой оборотов 3066 в мин. Электродвигатели изготавливаются диаметрами 103, 117, 123 и 138 мм, что позволяет компоновать их с соответствующей группой насосов 5, 5А, б, 6А и опускать в соответствующую эксплуатационную колонну с зазором 10 - 20 мм..
Всего предусмотренно 15 типоразмеров погружных электродвигателей [7] мощностью от 14 до 125 кВт (табл. 3). Большие мощности и малые диаметры вызывают необходимость иметь большую длину электродвигателя до 8,2 м.
Для предотвращения попадания пластовой жидкости из скважины корпус электродвигателя выполняется герметичным и его заполняют трансформаторным маслом с высоким пробивным напряжением. Масло служит одновременно смазкой для подшипников скольжения электродвигателя.
Трансформаторное масло для лучшего охлаждения и смазки опор циркулирует. Оно поднимается по пустотелому валу к турбинке и нагнетается ею в полость над статором двигателя. Отсюда оно идет по зазорам между статором и ротором и по пазам в статорном железе, отводя тепло от перегретых деталей и вынося продукты износа из подшипников.
Обозначения: ПЭД-20-103 - погружной электродвигатель; 20 - номинальная мощность, кВт; 103 - наружный диаметр, мм.





Таблица 3
Характеристики погружных электродвигателей
Электро
двигатель Номинальные КПД,% cos&#945; Скорость охлаждения жидкости, м/с Темпера-тура окружаю-щей среды, &#186;С Длина, м Масса, кг
 Мощ-ность, кВт напряжения, В ток, А      
ПЭД14 - 103 14 350 40 72 0,80 0,06 70 4,20 200
ПЭД20 - 103 20 700 29 73 0,78 0,06 70 5,17 275
ПЭД28 - 103 28 850 34,7 73 0,75 0,085 70 5,5 295
ПЭД40 - 103 40 1000 40 72 0.80 0,12 55 6,2 335
ПЭДС55 - 103 55 850 69 73 0,75 0,37 70 5,21 500
ПЭД45 - 117 45 1400 27,3 81 0,84 0,27 50 5,60 382
ПЭД65 - 117 65 2000 27,5 81 0,84 0,27 50 7,5 525
ПЭД90 - 117 90 2000 38,7 81 0,83 0,4 60 10,76 750
ПЭД17 - 123 17 400 39,5 78 0,80 0,1 80 4,6 348
ПЭД35 - 123 35 550 55,5 79 0,84 0,12 70 5,45 425
ПЭД46-123 46 700 56,5 79 0,85 0,2 80 6,73 528
ПЭД55 - 123 55 800 61,5 78 0,83 0,2 70 7,2 568
ПЭД 75 - 123 75 915 73,5 76 0,85 0,3 55 8,02 638
ПЭД100 - 123 100 950 89,5 80 0,85 0,35 60 8,02 638
ПЭД125 - 138 125 2000 50,5 84 0,85 0,9 50 8,21 800

Теплостойкость изоляции проводов обмотки электродвигателей ограничена 130 - 160°С, поэтому температура добываемой жидкости в скважине не должна превышать 50 - 80°С в зависимости от конструкции двигателя и применяемых материалов (табл. 3).
В настоящее время разработаны и начинают широко внедряться погружные электродвигатели для привода насосов в модульном исполнении. Двигатели предназначены для работы в среде пластовой жидкости с температурой до 110°С и гидродинамическим давлением до 20 МПа.
Обозначения: ПЭДУСК-90-117В5 - погружной электродвигатель унифицированный. С - секционный, К - коррозионно-стойкий (отсутствующие буквы - нормальный); 90 - полезная (номинальная) мощность, кВт; 117 - диаметр корпуса, мм; В5 - климатическое исполнение и категория размещения [17].





2. Расчет оптимального, допускаемого и предельного давлений на приеме ЭЦН.
Под оптимальным давлением на приеме ЭЦН понимается давление, при котором в продукции имеется такое количество свободного газа, попадание которого в насос не приводит к практическому отклонению реальных характеристик насоса от стендовых при работе без свободного газа и максимальном к. п. д. насоса.
Как показали исследования, оптимальное давление зависит от давления насыщения, вязкости откачиваемой нефти и обводненности продукции. Для оценки оптимального давления на приеме ЭЦН Ропт могут быть использованы следующие зависимости:
, при n0 &#8804; 0,6 (17)
, при n0 &#8805; 0,6 (18)
где no - объемная обводненность продукции.
Под допускаемым давлением на приеме ЭЦН Рдоп понимается давление, при котором в продукции имеется такое количество свободного газа, попадание которого в насос хотя и приводит к значительному отклонению реальных характеристик насоса от стендовых при работе без свободного газа, но сохраняет устойчивую работу насоса при его допустимых к. п. д.
Для оценки допускаемого давления на приеме ЭЦН Рдоп могут быть использованы следующие зависимости:
, при n0 &#8804; 0,6 (19)
, при n0 &#8805; 0,6. (20)
Под предельным давлением на приеме ЭЦН Рпред понимается такое давление, при котором в продукции имеется значительное количество свободного газа, попадание которого в насос приводит к нестабильной его работе или к срыву подачи. При этом к. п. д. = 0.
Для оценки предельного давления на приеме Рпред можно использовать следующую зависимость, справедливую во всей области объемного водосодержания nо от 0 до 1:
(22)
Следует заметить, что зависимости (17) - (22) справедливы для случая, когда коэффициент сепарации газа на приеме насоса равен 0, т. е. весь свободный газ, имеющийся на приеме при данном давлении, попадает в насос. Исходя из этого, Pопт, Рдоп и Рпред, рассчитанные по (17) - (22), будут максимальными.
Рассчитаем оптимальное, допускаемое и предельное давления на приеме ЭЦН для условий Советского нефтяного месторождения (пласт АВ1):
давление насыщения Рнас = 8,7 Мпа;
вязкость пластовой нефти &#956;н пл = 2,1 мПа·с;
вязкость дегазированной нефти &#956;нд = 6,5 мПа·с.
объемная обводненность nо = 0,21.
Учитывая, что объемная обводненность в рассматриваемом примере nо = 0,21, рассчитаем соответствующие давления на приеме:
1. Ропт равно:

2. Рдоп равно:

3. Рпред равно:


3.  Расчета погружения насоса под динамический уровень
По заданным условиям эксплуатационной скважины и оборудованию определить глубину погружения ЭЦН под динамический уровень при наличии газового фактора и высоту подъема жидкости газом.
Дано: наружный диаметр эксплуатационной колонны - 146 мм;
глубина скважины - 2000 м;
дебит жидкости Q = 120 м3/сут;
динамический уровень hд = 1098 м;
тип насоса ЭЦН5-130-1200;
необходимый напор насоса Нс = 1216 м;
газовый фактор Г = 70 м3/м3;
давление в затрубном пространстве Рз = 1,3 МПа;
обводненность нефти n = 0,40;
плотность газа &#961;г = 1,10 кг/м3;
плотность нефти &#961;н = 880 кг/м3;
температура жидкости на приеме - 50°С.
Определим давление на приеме по формуле
 (23)
где Г - газовый фактор; Vpг - объем растворенного газа; n - обводненность продукции скважины; &#963; - коэффициент сепарации газа; То, Т - температура на устье и на приеме насоса в скважине соответственно; Ро = 0,1033 МПа - давление на устье; Z - коэффициент сжимаемости таза; Вн - объемный коэффициент нефти, соответствующий давлению на приеме насоса.
Из рекомендаций [16] для колонн диаметром 140 мм примем &#963; = 0,15. Из данных к расчету То = 288°К; Т = 323°К; n = 0,4.
Принимая газосодержание на приеме &#946; = 0,25, найдем Vрг = 47 м3/м3.
По графикам [19, рис. 13] найдем псевдокритические давления и температуру по относительной плотности газа:
; (24)
 
Принимая предварительно давление на приеме насоса 5 МПа, найдем приведенные давления и температуру:
.
По графикам Брауна [19, рис. 13] найдем Z = 0,82. Найдем объемный коэффициент нефти, предварительно определив &#955;н по формуле:
,  (25)
.
где &#961;н20 - относительная плотность нефти при 20°С и атмосферном давлении к плотности воды при 4°С; &#961;г20 - относительная плотность газа; Г - газовый фактор м3/м3; tпл, Рпл - пластовые температура в °С и давление в МПа соответственно.
Объемный коэффициент нефти определяется из работы [23] по формуле
 (26)
Здесь &#946;н = 6,5·10-1 1/МПа - коэффициент сжимаемости нефти; &#945;н - температурный коэффициент, при 0,86 < &#961;н < 0,96 &#945;н = 10-3 ·(2,513 - 1,975); &#955;н - безразмерный параметр, равный отношению удельного приращения объема нефти при растворении в ней газа к газосодержанию [22],

Подставляя найденные значения найдем:
.
Учитывая найденное давление на приёме насоса, вновь найдем приведенное давление:
,
оно изменяется, определим Вн и Рпр:
.
.
Вновь определяя Рп = 3,15/4,7 = 0,67, найдем Z = 0,87, a Рпр = 3,11 МПа, т. е. уточнение приблизительно на 1%, что выше точности определения Z по графикам. По этому определим Рпр = 3,15 МПа.
Определим &#961;см:
, (27)
где &#961;н, &#961;в, &#961;г - плотность нефти, воды и газа соответственно; n - обводненность; &#946; - газосодержание на приеме.
Глубина погружения под динамический уровень, м,
,  (28)
Здесь Рпр - давление на приеме насоса, МПа; Рз - давление в затрубном пространстве, МПа; g - ускорение свободного падения; &#961;см - плотность водогазонефтяной смеси, кг/м3,
.
.
Глубина спуска насоса
.
Высоту подъема жидкости расширяющимся газом определим по формуле:
,  (29)
где Рнас - давление насыщения газа, МПа; Ру - давление на устье, МПа; &#961;ж - плотность при термодинамических условиях сечения; &#951; - КПД работы газа в насосных трубах, &#951; = 0,65 при 0,2 < n < 0,5.
,
где по номограмме [19, рис. 1]
.
Однако, проведенные расчеты по этой формуле дают завышенные результаты по сравнению с данными исследований П. Д. Ляпкова в Туймазанефть [19].
Наиболее близкие результаты дают расчеты высоты подъема жидкости газом по зависимости [12]:
,  (30)
где d - внутренний диаметр труб, см; Рбуф = Ру - давление на устье (сепараторе).
По методике [12]
.
По исследованиям П. Д. Ляпкова в условиях Туймазанефть [19] высота подъема жидкости за счет энергии газа в среднем равна 250 м, что ближе к результату по методике [12].
Таким образом, необходимый напор ЭЦН может быть снижен за счет полезной работы газа в НКТ:
.
Исследования и пример расчета показывают, что с помощью аналитических зависимостей можно существенно (на сотни метров) уточнить необходимую глубину погружения ЭЦН под динамический уровень, величину напора за счет подъемной силы газа при межремонтном периоде год и более следует ориентировочно брать с коэффициентом 0,7 - 0,8 с учетом падения пластового давления:
.


Размер файла: 152,3 Кбайт
Фаил: Упакованные файлы (.rar)

   Скачать

   Добавить в корзину


    Скачано: 1         Коментариев: 0


Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.

Не можешь найти то что нужно? Мы можем помочь сделать! 

От 350 руб. за реферат, низкие цены. Просто заполни форму и всё.

Спеши, предложение ограничено !



Что бы написать комментарий, вам надо войти в аккаунт, либо зарегистрироваться.

Страницу Назад

  Cодержание / Нефтяная промышленность / Расчетная часть-Расчет электроцентробежного насоса ЭЦН-5А-360-60-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Вход в аккаунт:
Войти

Забыли ваш пароль?

Вы еще не зарегистрированы?

Создать новый Аккаунт


Способы оплаты:
UnionPay СБР Ю-Money qiwi Payeer Крипто-валюты Крипто-валюты


И еще более 50 способов оплаты...
Гарантии возврата денег

Как скачать и покупать?

Как скачивать и покупать в картинках


Сайт помощи студентам, без посредников!