Гидравлический расчет подъемника

Диаметр насосных труб определяется их пропускной способностью и возможностью размещения труб в скважине с учетом соединительных муфт вместе с кабелем и агрегатом.

Пропускная способность труб связана с коэффициентом полезного действия их зтр. К.П.Д. труб колеблется в пределах и зависит в основном от диаметра и их длины. Не рекомендуется брать ниже 0,94.

Часто центробежные насосы применяют для формированного отбора жидкости из сильно обводненных скважин с вязкостью нефти, близкой к вязкости воды, для этих условий построены кривые потерь напора на длине 100 м. Согласно этому графику, рекомендуемый диаметр труб для дебита Q=200м3/сутки составляет:

Гидравлический расчет трубопровода

Запишем уравнение Бернулли с учетом источника энергии (напор насоса H):

Пренебрегая разностью скоростных напоров в виду малости по отношению к напору статическому, преобразуем уравнение:

где h1 - превышение уровня жидкости в трапе над устьем скважины, высота до сепаратора;

г - удельный вес жидкости;

pс - давление на входе в сепаратор.

Для определения суммарных потерь на трение:

где l2 - расстояние от устья скважины до системы сбора;

l - общая глубина спуска насоса;

v - средняя скорость скоростного потока;

о - коэффициент местных сопротивлений, принимаем о = 10.

Определим коэффициент гидравлического сопротивления л, для чего вычислим число Рейнольдса:

В зоне смешанного трения:

Определим общую глубину спуска насоса:

где hдин - динамический уровень жидкости;

hст - статический уровень жидкости;

hп - глубина погружения под динамический уровень;

Дh - депрессия скважины, падение статического уровня жидкости после начала эксплуатации скважины;

k - коэффициент продуктивности;

l2 - расстояние от устья скважины до трапа.

Центробежные насосы нормально работают при перекачке мертвых жидкостей. При попадании в насос газ работа насоса ухудшается и может полностью сорваться.

Показатели работы погружного центробежного насоса при наличии в добываемой жидкости газа в большой степени зависят от глубины погружения насоса под динамический уровень. Увеличение глубины погружения под динамический уровень приводит к уменьшению количества газа, попадающего в насос вместе с жидкостью.

Для нормальной работы центробежного насоса желательно принимать такую глубину его погружения под уровень, при котором весь газ будет растворен в нефти.

Глубина погружения насоса под динамический уровень будет:

где pсетки - давление у приемной сетки насоса, которое можно принять равным устьевому давлению, так как вес столба газа составляет ничтожно малую величину;

гср - средний удельный вес нефти в межтрубном пространстве.

Удельный вес нефти на глубине динамического уровня можно считать равным удельному весу дегазированной нефти, т.е. 0,84 г/см3.

На основании графика кривых изменения объемного газосодержания, усадки, кинематической вязкости и удельного веса нефти в зависимости от давления, удельный вес нефти при давлении pу = 10,2 атм равен 0,84 г/см3.

Потребный напор для трубопровода:

График потребного напора представляет собой характеристику трубопровода. Характеристика трубопровода - зависимость потерь напора от расхода жидкости. Построим по результатам гидравлического расчета для 16 значений.

Таблица 1 - Расчет графика потребного напора

Q, м3/сут

Re

Режим движения

л

Hд , м

L, м

hтр, м

hм, м

?h, м

Hпотр

0

0

ламин

-

1094,8

1151,2

0,00

0,00

0,00

906,0

20

627

ламин

0,10209

1066,9

1179,1

1,57

0,01

1,58

935,5

40

1254

ламин

0,05104

1039,0

1207,0

3,21

0,03

3,24

965,0

60

1881

ламин

0,03403

1011,1

1234,9

4,93

0,06

4,99

994,7

80

2508

гладкие трубы

0,04471

983,3

1262,7

11,78

0,11

11,89

1029,4

100

3135

гладкие трубы

0,04229

955,4

1290,6

17,80

0,17

17,97

1063,4

120

3762

переходный

0,04189

927,5

1318,5

25,94

0,24

26,18

1099,5

140

4388

переходный

0,04054

899,6

1346,4

34,89

0,32

35,22

1136,4

160

5015

переходный

0,03943

871,7

1374,3

45,24

0,42

45,67

1174,7

180

5642

переходный

0,03850

843,9

1402,1

57,04

0,54

57,58

1214,5

200

6269

переходный

0,03770

816,0

1430,0

70,33

0,66

71,00

1255,8

220

6896

переходный

0,03701

788,1

1457,9

85,17

0,80

85,97

1298,7

240

7523

переходный

0,03640

760,2

1485,8

101,60

0,95

102,55

1343,2

260

8150

переходный

0,03586

732,3

1513,7

119,67

1,12

120,79

1389,3

280

8777

переходный

0,03538

704,5

1541,5

139,45

1,30

140,74

1437,1

300

9404

переходный

0,03494

676,6

1569,4

160,97

1,49

162,46

1486,7

Рисунок 2 - График потребного напора