Расчетная часть-Расчёт скважинного электроцентробежного насоса ЭЦН Комплекса оборудования для добычи углеводородного сырья насосным способом-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Расчетная часть-Расчёт скважинного электроцентробежного насоса ЭЦН Комплекса оборудования для добычи углеводородного сырья насосным способом-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода



4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
4.1 подбор параметров насоса к скважине 29
4.2 Расчет характеристик винтового насоса с различным
кинематической отношением рабочих органов 32
4.3 Расчет давления насосов 34
4.4 Построение реальных характеристик насосов

4 РОЗРАХУНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ
4.1 Підбір параметрів насоса до свердловини

Початкові дані:
Запланований дебіт        Qпл = 60 м3  добу
Глибина свердловини        L = 3400 м
Тиск пласта         Pпласт = 26106 Па
Обводнення        У = 0,8
Діаметр ОК         DОК = 146 мм
Товщина стінки ОК        Sст = 8 мм
Тіпорозмір НКТ        73 х 5,5 мм
Газовий чинник         G = 20 м3 м3
Коефіцієнт розширення нафти       = 1.18
Тиск насичення        Pнас = 8106 Па
Температура пласта        tпласт = 67о С
Температурний градієнт      grad(t)= 0,02 оС  м
Коефіцієнт продуктивності       kпр = 2,8 м3  сут атм
Буферний тиск         Pбуф = 2.5 106 Па
Щільність: 
- нафти        н = 850 кг  м3
- води        у = 1020 кг  м3
- газу        г = 1.2 кг  м3
Газовмісткість        Г = 0.5

Проведемо розрахунки всіх необхідних параметрів.

Розрахунок проводиться за даними лекційного матеріалу по курсу «Машини та обладнання для видобування нафти».
Щільність суміші (нафта, вода і газ) здобувається зі свердловини розраховуємо по формулі:
см = вВ + н(1 – В)(1 – Г)+ гГ     (4.1)
см = 10200.8 + 850(1 – 0.8)(1 – 0.5)+ 1.20.5 = 901.6 кг  м3
Тиск на забої визначаємо із залежності:
Pзаб = Pпласт – Qпл / kпр       (4.2)
Pзаб = 26 – 60  28 = 23,86106 Па
Обчислюємо динамічний рівень рідини в свердловині:
        (4.3)

Обчислюємо граничний тиск, при якому газозміст на прийомі насоса є максимально допустимим:
Pпр = (1 – Г)kпрPнас       (4.4)
Pпр = (1 – 0,5)2,88106 = 1,15106 Па
Визначаємо мінімальну глибину підвіски насоса по формулі:
        (4.5)

Розраховуємо температуру рідини на прийомі насоса:
tпр = tпласт – (L – Lнас)grad(t)       (4.6)
tпр = 67 – (3400 – 832)0,02 = 15,6 оС
Визначуваний коефіцієнт об'ємного розширення продукції свердловини при зниженні тиску з величини Pзаб до тиску на вході в насос (Pпр):
      (4.7)

Витрата рідини на прийомі насоса визначувана по формулі:
Qпр = QплB1         (4.8)
Qпр = 601,0136 = 60,8 м3/с
Обчислюємо газовий чинник на прийомі насоса:
       (4.9)

Визначаємо газозміст на вході в насос:
       (4.10)

Роботу газу по підйому рідини на ділянці “забій – насос” розраховуємо по емпіричній формулі:
       (4.11)

Обчислюємо газовий чинник в буфері:
       (4.12)

Визначаємо газовміст в буфері:
       (4.13)


Роботу газу по підйому рідини на ділянці “насос – буфер” розраховуємо по емпіричній формулі:
       (4.14)

Для забезпечення безперервного підйому рідини на поверхню насос повинен розвивати тиск:
Pнас = смgHдин– Pбуф – Pг1 – Pг2       (4.15)
Pнас = 901,69,81702 + 2,5106 – 1,71106 – 0,97106 = 6,03106 Па
За наслідками розрахунку вибираємо з числа тих, що випускаються насос з найбільш близькими параметрами [8]: ЕГН5-63-1200
Насос володіє наступними параметрами:
Подача, м3/доб    45 90
Напір, м     1200
ККД %     54
Виготівник    ПО “Лівгидромаш”

4.2 Розрахунок характеристик гвинтового насоса з різним кінематичним відношенням робочих органів

Початкові дані:
Контурний діаметр робочих органів      Dк = 37 мм
Середній діаметр ротора       dср = 29 мм
Ексцентриситет         e = 2 мм
Коефіцієнт гвинтової поверхні       сТ = 6
Межвітковий перепад тиску гвинтової пари     Pк = 0,5106 Па
Розрахункова довжина робочих органів     L = 1,2 м
Розрахунок подач насосів.
 Подача однієї пари гвинтових робочих органів (гвинт – обойма) рівна:
Q = V nо 0        (4.16)
де n – максимальна частота обертання гвинта (залежить від i = z2 : z1):
 n1:2 = 1500 хв-1 = 25 c-1
n2:3 = 500 хв-1 = 8,33 c-1
n3:4 = 300 хв-1 = 5 c-1
n4:5 = 200 хв-1 = 3,33 c-1
n5:6 = 150 хв-1 = 2,5 c-1
 о – об'ємний ККД насоса, в ідеальному випадку рівний: о.ид = 1.
V - об'єм однієї пари гвинтових робочих органів розраховується по формулі:
V = z2 S T         (4.17)
S – контурний діаметр, рівний:
S = e (Dк – 3 e)   - для z2 = 2; 3; 4; 4.
S = 4edср     - для z2 = 1.
T = cT dcp z1 / z2
Підставляючи початкові дані у формулу (4.17), набудемо значень об'єму однієї пари робочих органів:
V1:2 = 4edср z1 сТ dср = 40,0020,029226 = 80,73610-6 м3
V2:3 = 3,14210-3(37 – 32)10-3362,910-2 = 101,6810-6 м3
V3:4 = 3,14210-3(37 – 32)10-3462,910-2 = 135,5710-6 м3
V4:5 = 3,14210-3(37 – 32)10-3562,910-2 = 169,4610-6 м3
V5:6 = 3,14210-3(37 – 32)10-3662,910-2 = 203,3510-6 м3
Далі розраховуємо по формулі (4.16) значення подачі для різних кінематичних відносин (з урахуванням різних частот обертання):
Q 1:2 = 80,710-625 = 2017,510-6 =2,0210-3 м3/c
Q 2:3 = 101,710-68,33 = 847,210-6 =0,8510-3 м3/c
Q 3:4 = 135,610-65 = 67810-6 =0,6810-3 м3/c
Q 4:5 = 169,510-6 3,33 = 56510-6 =0,5610-3 м3/c
Q 5:6 = 203,410-6 2,5 = 508,510-6 =0,5110-3 м3/c
 Для того, щоб отримати дані про подачі насосів необхідно подачу однієї робочої пари помножити на число робочих пар в насосі (дві), оскільки вони працюють на підсумовування подачі, а не натиску рідини.

4.3 Розрахунок тиску насосів.

Формула для визначення тиску, що розвивається, по відомому числу міжвиткових камер виглядає таким чином:
P = (k z1 – z2)Pк        (4.18)
 Число камер залежить від довжини робочих органів і кроку гвинтової поверхні:
k = L / T          (4.19)
де  T = cT dcp z1 / z2  підставляємо у формулу (4.19):
k = L z2 / z1 cT dср 
  Звідси тиск, що розвивається насосом дорівнє:
P = (L z2 / cT dср – z2)Pк      (4.20)
 Підставивши різні значення z2 у формулу (4.20) отримаємо:
P1:2 = (1,2 1 /6 0,029 – 1)0,5106 = 2,95106 Па
P2:3 = (1,2 2 /6 0,029 – 2)0,5106 = 5,9106 Па
P3:4 = (1,2 3 /6 0,029 – 3)0,5106 = 8,85106 Па
P4:5 = (1,2 4 /6 0,029 – 4)0,5106 = 11,8106 Па
P5:6 = (1,2 5 /6 0,029 – 5)0,5106 = 14,75106 Па



Остаточні результати зведемо в табл.4.1.
Таблиця 4.1
z2 : z1 Р, МПа Q, л/с
1:2 2,95 4,04
2:3 5,9 1,7
3:4 8,85 1,36
4:5 11,8 1,13
5:6 14,75 1,02

За наслідками обох розрахунків будуються графічні характеристики насосів з ідеальними (нульовими) витоками.

4.4 Побудова реальних характеристик насосів.

Для побудова реальних характеристик гвинтових насосів з різними кінематичними відносинами необхідно задати максимальні значення межвиткового перепаду тиску (при роботі на закриту засувку - гальмівний режим). Згідно рекомендаціям [3] приймаємо:
[Pк]max = 2 [Pк] = 20,5106 = 1,0 МПа;
Тепер, підставляючи це значення у формулу (4.20), отримуємо максимальний тиск насосів (залежні від числа міжвиткових камер, тобто, при однаковій довжині робочих органів – від їх західності):
Pmax 1:2 = (1,2 1 / 6 0,029 – 1) 1,0 = 5,9 МПа;
Pmax 2:3 = (1,2 2 / 6 0,029 – 2) 1,0 = 11,8 МПа;
Pmax 3:4 = (1,2 3 / 6 0,029 – 3) 1,0 = 17,7 МПа;
Pmax 4:5 = (1,2 4 / 6 0,029 – 4) 1,0 = 23,6 МПа;
Pmax 5:6 = (1,2 5 / 6 0,029 – 5) 1,0 = 29,5 МПа;
Значення Qmax розраховуємо по формулі (4.16) при n = 300 хв-1 для всіх i.
Для побудови характеристик, скористаємося наступною залежністю [3]: