Погружная тандемная насосная установка
Относительно высокими потенциальными возможностями для освоения, опробования и эксплуатации скважин обладает погружная тандемная насосная установка с последовательным соединением приводящего центробежного и струйного насосов (Схема В),
Погружная тандемная насосная установка (Схема В) имеет следующие характеристики.
Qпол / Q = Qс / Qр = 1+u; |
(22)
|
||
|
|
||
ηуст = Nпр / Nз = (1+u) · η · ΔPс / ΔPр; |
(23)
|
||
|
(24) |
||
|
(25) |
||
При u > 0 Qпол > Q. |
(26)
|
||
Qпол = (1 – 5) · Q, u = 0 – 4. |
(27) |
||
Объемная подача приводящего центробежного насоса должна быть в (1+u) раз меньше дебита скважины:
Q / Qпол = 1 / (1+u). (28)
Установка (Схема В) имеет сравнительно высокий максимальный КПД работы.
При любых коэффициентах инжекции полезный расход выше задаваемого приводящим центробежным насосом в 1 – 5 раз.
При откачке жидкости с твёрдой фазой может наблюдаться износ рабочих колёс погружного центробежного насоса и засорение рабочего сопла.
Схема В. Погружная тандемная насосная установка с последовательным соединением приводящего центробежного и струйного насосов
hд, hп – глубина динамического уровня жидкого подземного флюида в скважине и глубина погружения струйного насоса под уровень жидкости соответственно; Q пол – полезный расход; Qн, Qр, Qс – инжектируемый, рабочий и смешанный поток соответственно; Рн, Рр, Рс – абсолютное давление инжектируемого, рабочего и смешанного потока соответственно; З - задвижка
Задание
Сравнить схемы скважинных струйных насосных установок (СНУ) по величине коэффициента полезного действия (КПД) их работы в процессе откачки жидкого подземного флюида (ПФ) – подземной (пластовой) жидкости.
В соответствии с № варианта задания и результатами последующих расчётов заполнить таблицу исходных данных.
Таблица исходных данных
№ |
Обозначение величины, размерность; наименование среды |
Значение величины; состояние среды |
Наименование величины; функциональное назначение среды |
1 |
Инжектируемая среда |
|
Жидкое полезное ископаемое – подземный флюид (ПФ): вода (В) или нефть (Н) |
2 |
Qпол, м3/сут |
|
Дебит скважины (полезный расход) |
3 |
ρн, кг/м3 |
|
Плотность инжектируемой среды (ПФ) |
4 |
tн, ºС |
|
Температура инжектируемой среды (ПФ) |
5 |
h0, м |
|
Глубина статического уровня ПФ в скважине до откачки |
6 |
S, м |
|
Понижение уровня ПФ в скважине при откачке |
7 |
hд, м |
|
Глубина динамического уровня ПФ в скважине в процессе откачки |
8 |
hп, м |
|
Глубина погружения СН под динамический уровень ПФ в скважине |
9 |
Рабочая среда |
|
Рабочая жидкость СН: вода (В) или нефть (Н) |
10 |
ρр, кг/м3 |
|
Плотность рабочей среды |
11 |
tр, ºС |
|
Температура рабочей среды |
12 |
Смешанная среда |
|
Смесь жидкого полезного ископаемого и рабочей среды СН: вода (В), нефть (Н) или вода + нефть (В + Н) |
13 |
Рнп, ат |
|
Давление насыщенного пара смешанной среды при температуре tс |
14 |
ρс, кг/м3 |
|
Плотность смешанной среды |
15 |
свода, Дж/(кг ∙ ºС) |
|
Удельная изохорная теплоемкость воды |
16 |
снефть, Дж/(кг ∙ ºС) |
|
Удельная изохорная теплоемкость нефти |
17 |
φ1 |
|
Коэффициент скорости движения жидкости в рабочем сопле СН |
18 |
φ2 |
|
Коэффициент скорости движения жидкости в смесительной камере СН |
19 |
φ3 |
|
Коэффициент скорости движения жидкости в диффузоре СН |
20 |
φ4 |
|
Коэффициент скорости движения жидкости в конфузоре СН |
21 |
u |
|
Коэффициент инжекции |
22 |
η |
|
Полный КПД работы приводящего насоса |
23 |
dок, мм |
|
Внутренний диаметр обсадной (эксплуатационной или дополнительной эксплуатационной) колонны |
24 |
Dнкт, мм |
|
Наружный диаметр насосно-компрессорных труб (НКТ) |
25 |
dнкт, мм |
|
Внутренний диаметр НКТ |
26 |
λ |
|
Коэффициент линейных гидравлических сопротивлений движению восходящего смешанного потока |
27 |
Р0, ат |
|
Атмосферное давление |
28 |
g, Н/кг |
|
Ускорение силы тяжести |
Примечания.
1. Рекомендуемые значения величин: S = 3,0 – 20,0 м; hп = 100 – 150 м;
ρс
=
;
Рнп = 0,01 ат; свода, = 4200 Дж/(кг ∙ ºС); снефть, = 1900 Дж/(кг ∙ ºС); φ1 = 0,95; φ2 = 0,975; φ3 = 0,9; φ4 = 0,925; η = 0,6 – 0,8; Dнкт = 88,9 мм; dнкт = 75,9 мм; λ = 0,07; Р0 = 1ат; g = 9,81 Н/кг.
2. Расчеты выполнять в СИ.
3. Ответы округлять, указывая после запятой не более двух знаков, например: 161 10-3 м; 3,48 10-3 м2; 43,86 105 Па; 0,88 МПа; 8,33 10-4 м3/с; 140 103 Вт и т.п.
4. В расчетах принимается, что СН имеет пакер и диффузор.