Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Марка насоса	Коэффициенты напорной характеристики насоса (в рабочей зоне) Н = φ0 + φ1 Q + φ2 Q2	Рабочая зона
φ0 , м	φ1 , сут / м2	φ2 , сут2 / м5	Qmin, м3 / сут	Qном, м3 / сут	Qmax, м3 / сут
ЭЦН 160 - 1450		7,56	- 0,047
ЭЦН 160 - 1200		2,37	- 0,024
ЭЦН 160 - 1000		2,38	- 0,023
ЭЦН 80 - 1200		15,6	- 0,152
ЭЦН 50 - 1300		8,48	- 0,122
ЭЦН 50 - 2000	1918,5	22,788	- 0,3981
ЭЦН 80 – 2000	620,6	46,357	- 0,3452
ЭЦН 125 - 1450	257,75	29,167	- 0,1587
ЭЦН 125 - 2000	772,08	35,951	- 0,2081
ЭЦН 125 - 1200		12,3	- 0,085

 

Если напор выбранного насоса больше требуемого напора (Н_НАС > Нн), то рассматривается либо регулирование трубопроводной сети методом дросселирования на выкидной линии водозаборной скважины для обеспечения условия Н_НАС ≤ 1,1Нн (при этом происходит повышение напора в сети), или регулирование характеристики насоса за счет подбора (уменьшения числа) ступеней насоса для обеспечения условия Н_НАС = Н_Н при заданном расходе Q_i=1-2 = Q_НАС. При рассмотрении вариантов регулирования трубопроводной сети необходимо соблюдать следующее условие. Для черных труб и базовых (черных) для труб МПТ и ППТ при рабочем давлении в нагнетательных трубопроводах от устья водозаборной скважины до нагнетательных скважин до 16 МПа, применять трубы по ГОСТ 8732, а при давлении до 24 МПа применять трубы по ГОСТ 550 [19].

Расчетная толщина стенки стальных труб водоводов (δ, мм) работающих под давлением 10 МПа и более, определяется по формуле [19]:

δ , (1.3.29)

где Р_ИСП – испытательное гидравлическое давление, МПа (для

трубопроводов системы МСП Р_ИСП = 1,25 Р_РАБ);

Д_Н – наружный диаметр трубы, мм;

m – коэффициент, учитывающий минусовой допуск на

разностенность, при толщине стенки δ ≤ 15 мм m = 0,85; при δ ≥

15 мм m = 0,875;

σ – допускаемое напряжение, равное 40% от временного

сопротивления разрыву (σ_В ) для данной марки стали, Па;

с – прибавка на общую коррозию для труб, не имеющих внутренних

антикоррозионных покрытий; для пластовых вод с = 1,5 мм; для

пластовых вод с содержанием сероводорода, не менее 2 мм.

Число ступеней (n_кол, ступени), которое надо снять с насоса для получения необходимого напора (при рассмотрении варианта регулирования характеристики насоса за счет уменьшения числа ступеней насоса), определится по формуле:

, (1.3.30)

где Н_Н – требуемый напор насоса, м;

Н_НАС – напор выбранного насоса, м.

n – общее число ступеней насоса.

Для окончательного выбора насоса производится экономическая оценка в зависимости от типоразмера выбранных насосов и вариантов регулирования для обеспечения режимного расхода. Оценка проводится по эксплуатационным затратам (затраты электроэнергии) и затратам на смену колес (З, тыс. руб):

З = З_Э + З_{см. кол} (1.3.31)

где З_Э – затраты электроэнергии, тыс. руб;

З_{см. кол} - затраты на смену колес, тыс. руб.

Затраты мощности насосной установкой (N_ПОТР, кВт) определятся по формуле:

N_ПОТР = , (1.3.32)

где α_КБ = коэффициент потерь энергии (потерь в кабеле);

Q_НАС – подача насоса, м³/час;

Н_НАС – напор, создаваемый насосом, м;

r - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

h_Н. – коэффициент полезного действия насоса, %;

h_ПЭД – коэффициент полезного действия электродвигателя, %;

Среднее значение потерь в кабеле установок УЭЦН можно рассчитывать из условия 5 – 6% N_ПОТР на 1000 м глубины спуска. Тогда α_КБ можно определить по формуле:

α_КБ = (5 – 6) 10 ^-5 L_Н , (1.3.33)

где L_Н - глубина подвески насоса, м;

размерность величины (5 – 6) 10 ^{-5, м -1}.

Энергетические затраты (З_Э , тыс. руб) определятся по формуле:

З_Э = , (1.3.34)

где N_ПОТР – потребляемая насосной установкой мощность, кВт;

Т – предполагаемое время работы насоса в заданном режиме, ч;

С_{ЭЛ. Э} – стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии, руб / кВт∙ч.

По результатам экономической оценки окончательно выбирается насос под принятый режим закачки. При изменении режима закачки (предусматриваемые варианты) производится в соответствии с предлагаемыми методическими указаниями пересчет необходимого напора насоса на выкидной линии водозаборной скважины в зависимости от требуемого расхода на нагнетательных скважинах с последующим подбором необходимых параметров насоса Q_НАС - Н_НАС.

2. Подбор насосного оборудования для технологической схемы системы МСП-ППД с подпором индивидуальным насосом на приемной линии «критической» нагнетательной скважины.

Применение индивидуальных погружных центробежных насосных установок для нагнетательных скважин в технологической схеме системы МСП-ППД с дожимным насосом обусловлено недостаточным давлением нагнетания на приемной линии одной из подключенных нагнетательных скважин к трубопроводной сети, или превышением максимально допустимого давления для данной сети.

Для нагнетательных скважин с давлением на устье Р^Н _УСТ до 3,0 МПа применяются индивидуальные насосные установки типа УНЦВ с приводом на устье скважины, а при Р^Н _УСТ свыше 3,0 МПа насосные установки типа УЭЦНАВ с погружным электродвигателем (ПЭД). Насосная часть этих установок конструктивно выполнена по «перевернутой схеме» относительно установок УЭЦН.

Схема МСП-ППД с дожимным индивидуальным насосом на «критической» нагнетательной скважине представлена на рис. 1.3.3.

Давление воды на входе в дожимной насос (Р₁, Па) определится по формуле:

Р₁ = Р^Н _УСТ + ρ g [(Z_Н – Z) – h^Н _{НКТ В}], (1.3.35)

где Р^Н _УСТ – давление на устье «критической» нагнетательной скважины, Па;

ρ- плотность воды, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Z_Н – геодезическая отметка дожимного насоса, м;

Z – геодезическая отметка устья скважины, м;

h^Н _{НКТ В} – напор, теряемый на трение при движении воды в трубах НКТ до насоса (гидравлические сопротивления), м.

 

Рис. 1.3.3. Схема МСП – ППД с дожимным насосом на нагнетательной скважине

1 – водозаборная (добывающая) скважина; 2- электроцентробежный насос (ЭЦН); 3 – нагнетательная скважина; 4 – расходомер; 5 – насосная установка УНЦВ; 6 – насосная установка УЭЦНАВ; 7 - пакер

 

Гидравлические сопротивления (h^Н _{НКТ В}, м), определятся по формуле:

h^Н _{НКТ В} = k Q ², (1.3.36)

где k – сопротивление колонны НКТ, с²/м⁵;

Q – объемный расход закачиваемой воды, м³/с.

Для определения k рассчитываются внутренний диаметр НКТ и скорость движения воды. Средняя скорость движения воды определится по формуле:

= , (1.3.37)

где – средняя скорость движения воды, м/с;

Q – объемный расход воды, м³/с.

Внутренний диаметр НКТ (d_НКТ , м) определится по формуле:

d_НКТ = D_НКТ - 2δ, (1.3.38)

где D_НКТ – наружный диаметр НКТ, м;

δ – толщина стенки НКТ, м;

Зная конструктивное исполнение и внутренний диаметр НКТ, длину и скорость потока воды в них, определяют сопротивление труб НКТ (k, с²/м⁵).

Для чёрной трубы НКТ при скорости потока воды ≥ 1,2 м/с сопротивление (k_ч1, с²/м⁵) рассчитывается по формуле:

k_ч1 = , (1.3.39)

где d_НКТ - внутренний диаметр НКТ, м;

L_НКТ - длина НКТ, м;

1,075 – коэффициент, учитывающий местные потери в НКТ.

Для чёрной трубы НКТ при скорости потока воды < 1,2 м/с сопротивление (k _ч2, с²/м⁵) рассчитывается по формуле:

k _ч2 = (1.3.40)

где – скорость потока воды, м/с.

Для труб с защитными внутренними покрытиями сопротивление трубопровода (k_{З. П.}, с²/м⁵) рассчитывается по формуле:

k_{З. П.} = (1.3.41)

Определив сопротивление колонны НКТ k, по формуле (1.3.36) рассчитываются гидравлические сопротивления h_{НКТ В} при движении воды в трубах НКТ до насоса с заданным объемным расходом Q.

Давление воды на выходе из дожимного насоса (Р₂, Па) определится по формуле:

Р₂ = Р^Н _заб. – ρ g [(Z_ПЛ – Z_Н) + h^Н _{НКТ Н}], (1.3.42)

где Р^Н _заб – забойное давление, Па;

ρ- плотность воды, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Z_ПЛ – геодезическая отметка продуктивного пласта, м;

Z_Н – геодезическая отметка насоса, м;

h^Н _{НКТ Н} – напор, теряемый на трение при движении воды в трубах

НКТ ниже насоса (гидравлические сопротивления), м.

Забойное давление определится по формуле (1.3.17). Гидравлические сопротивления при движении воды в трубах НКТ ниже насоса (h^Н _{НКТ Н}) определятся по формуле (1.3.36).

Требуемый напор (Н_Н., м) насоса определяется по формуле:

Н_Н. = (1.3.43)

где Р₂ – давление воды на выходе из насоса, Па;

Р₁ – давление воды на входе в насос, Па;

ρ- плотность воды, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Уравнение напорной характеристики трубопроводной сети (Н_С, м) запишется в общем виде выражением:

Н_С = Н_ст + k Q_с ² (1.3.44)

где Н_ст – статический напор, (сумма гидравлических сопротивлений при нагнетании воды в нефтеносный пласт через нагнетательные скважину и гидростатического противодавления) м;

k – сопротивление трубопроводной сети, с²/м⁵;

Q_с – расход воды в трубопроводной сети, м³/с.

Подставляя в уравнение (1.3.44) вместо Н_Сс полученный напор Н_Н., сопротивление колонны НКТ после насоса k и требуемый объемный расход закачиваемой воды Q, находим статический напор (Н_ст ,м):

Н_ст = Н_Н + k Q² (1.3.45)

Задаваясь разными значениями Q_с в уравнении (44), строим характеристику сети Н_{С 1} (рис. 1.3.4, график 1) в координатах(Q ,м³/сут) – (Н, м).

На основании паспортных характеристик погружных центробежных насосов с электродвигателями на устье скважины аппроксимированием получена зависимость напора от его подачи. В общем виде уравнение напорной характеристики насосов (Н_Н.урав.) от подачи можно представить в виде:

Н_Н.урав. = γ₁ Q³ + γ₂ Q² + γ₃ Q + γ₄ (1.3.46)

где γ₁, γ₂, γ₃, γ₄ – коэффициенты;

Q – подача насоса, м³/сут.

 

Рис. 1.3.4. Напорные характеристики трубопроводной сети и насоса

1 – характеристика трубопроводной сети Н_{С 1}; 2 – характеристика трубопроводной сети при снижении приёмистости скважин Н_{С 2}; 3 – напорная характеристика насоса Н_Нас

 

Уравнения напорных характеристик применяемых насосов УНЦВ представлены в таблице 1.3.2.

 

Таблица 1.3.2

База данных по насосам УНЦВ

Тип насоса	Уравнение напорной характеристики насоса НН.урав. = γ1 Q3 + γ2 Q2 + γ3 Q + γ4	Подача в рабочей зоне, Q, м3/сут
Коэффициенты
γ1	γ2	γ3	γ4	Qmin	Qmax
УНЦВ-50-2000	-0,0026	-0,0184	6,1938
УНЦВ-80-2000	-0,00206	0,2439	-7,9142
УНЦВ-125-1450	-0,001073	0,2444	-19,62
УНЦВ-125-2000	-0,00106	0,1897	-12,382

 

Совместное уравнение характеристики трубопроводной сети (1.3.44) и напорных характеристик насосов (1.3.46) запишется выражением:

Н_С – Н_Н.урав. = ( ) – (γ₁ Q³ + γ₂ Q² + γ₃ Q + γ₄) ≤ ε, (1.3.47)

где Q_С – объемный расход сети, м³/сут;

k – сопротивление трубопроводной сети, с²/м⁵;

Q – подача насоса, равная Q_С, м³/сут;

ε – принятое малое число (например, ε = 1,0 м).

Находим точки пересечения характеристики трубопроводной сети Н_{С 1} и напорных характеристик насосов Н_Нас. (рис. 1.3.4, графики 1, 3) Решая уравнение (1.3.47), определяются подачи насосов (Q_1i), при которых их характеристики пересекаются.

Подставляя полученные Q_1i в соответствующие уравнения напорных характеристик насосов, определяются напоры Н_1i (рис. 1.3.4, график 1). Подача насоса Q_1i должна находиться в пределах рабочей зоны характеристики насоса (табл. 1.3.2) и удовлетворять условию:

Q < Q_1i ≤ 1,15 Q , (1.3.48)

где Q – объемный расход (режимная подача насоса) при требуемом расчетном напоре Н_Н., м³/сут.

Подбор насоса по условию (1.3.48) позволит иметь запас по напору Н_{Н2 i} - Н_{Н1 i} и при снижении напора по причине износа проточной части насоса или изменении характеристики сети от снижения приемистости скважины Н_{С 2} (рисунок 1.3.4, график 2), осуществлять работу насоса с подачей не ниже требуемой режимной подачи Q.

Напор насоса Н_{Н2 i} определится при решении уравнения напорной характеристики насоса относительно режимной подачи Q. Полученный напор Н_{Н2 i} должен удовлетворять условию:

Н_{Н2 i} ≤ Н_{Н. max} , (1.3.49)

где Н_{Н. max} – максимальный напор, развиваемый насосом в рабочей зоне, м.

Давление нагнетания насоса (Р₂, Па) должно удовлетворять условию:

Р₂ = Н_{Н2 i} ∙ ρ ∙ g < Р_max , (1.3.50)

где Р_max – допустимое давление закачки в нагнетательную скважину, Па.

 

3. Подбор насосного оборудования для технологической схемы системы МСП-ППД «прямая закачка» при совместной работе нескольких водозаборных скважин с погружным насосом ЭЦН

Изменение параметров распределительной трубопроводной сети, связанное с увеличением объемов закачки (подключение к сети дополнительных нагнетательных скважин), зависит от дебита водозаборной скважины. Одним из возможных способов увеличения объемов закачки в системе МСП-ППД при недостаточном дебите водозаборной скважины является работа нескольких насосов водозаборных скважин на распределительную сеть (параллельная работа насосов). Водозаборные скважины должны быть близко расположены друг от друга.

Схема системы МСП-ППД «прямая закачка» при совместной работе двух водозаборных скважин с погружным насосом ЭЦН представлена на рис. 1.3.5.

Основным управляющим параметром процесса межскважинной перекачки при совместной работе двух водозаборных скважин является требуемое значение напора (Н_вык.л) на общей выкидной линии (рис. 1.3.5).

Требуемое значение напора Н_вык.л на общей выкидной линии водозаборных скважин определится аналогично как при технологической схеме системы МСП-ППД «прямая закачка» с погружным насосом ЭЦН. Найденное максимальное значение требуемого напора Н_{вык.л. MAX} , является минимально необходимым напором, при котором будет обеспечена устойчивая работа системы МСП-ППД при совместной работе ЭЦН водозаборных скважин.

 

Рис. 1.3.5. Схема система МСП-ППД при совместной работе двух водозаборных скважин

1, 2, 3 – нагнетательные скважины; 4, 5, 6 – узловые точки сети; 7, 8 – водозаборная скважина

 

Рассчитываются потери напора на подъем пластовой воды из каждой водозаборной скважины по формуле (1.3.3):

∆Н_{доб 1} = Н_{ДИН 1} + h _{ДИН 1} + 1,075 h^В _{НКТ 1};

∆Н_{доб 2} = Н_{ДИН 2} + h _{ДИН 2} + 1,075 h^В _{НКТ 2},

где ∆Н_{доб 1}, ∆Н_{доб 2} – соответственно потери напора на подъем пластовой воды из первой и второй водозаборной скважин с дебитами Q₁ и Q₂ .

Определяются потери напора от нагнетательных скважин до каждого насоса в водозаборных скважинах (∆Н_Н1, ∆Н_{Н 2, м}) по формуле (1.3.21):

∆Н_Н1 = Н_{вык.л. MAX} + ∆Н_{доб 1}; ∆Н_Н2 = Н_{вык.л. MAX} + ∆Н_доб

Рассчитывается глубина подвески насосов в водозаборных скважинах по формуле (1.3.6):

L_{Н 1} = Н_{ДИН 1} + h_{ДИН 1}

L_{Н 2} = Н_{ДИН 2} + h_{ДИН 2}

При известной расчетной величине подвески определяется развиваемый водоносным пластом подпор (Н_{ВХ 1}, Н_{ВХ 2, м) на входе в насос по формуле (1.3.24):}

;

Потери на трение (h^В _{К 1}, h^В _{К 2} ,м) при движении воды в обсадной колонне на участке от пласта до насоса определятся по формуле (1.3.25).

Требуемый напор насосов (Н_Н1, Н_Н2, м) определится по формуле (1.3.26):

Н_Н1 = ∆Н_Н1 – Н_ВХ1;

Н_Н2 = ∆Н_Н2 – Н_ВХ2

Из ряда погружных насосов ЭЦН по рабочей характеристике (представляется в сопроводительной документации на насос в графическом виде) или по уравнению напорной характеристики насоса подбирается для каждой водозаборной скважины такой насос, у которого напор (Н_{НАС 1 (2)}) в рабочей зоне при заданном режимном расходе Q_{р1 (2)} = Q_{1 (2)} равен или несколько больше требуемого напора насоса Н_Н1, Н_Н2 с соблюдением условия (1.3.28):

Н_{Н1 (2)} < Н_{НАС 1 (2)} ≤ 1,1Н_{Н1 (2)}

Соблюдение условия (1.3.28) достигается либо регулированием трубопроводной сети методом дросселирования на выкидной линии водозаборных скважин (или на выкидной линии каждого из насосов) или регулированием характеристики насосов за счет подбора ступеней (формула 1.3.30).

При подборе пакера гидродинамическое давление на пакер (ΔР, Па) рассчитывается по формуле:

ΔР = Р_НЗ – Р_ВХ < ΔР_max, (1.3.51)

где Р_НЗ – давление на пакер снизу, Па;

Р_ВХ – давление на пакер сверху, Па;

ΔР_max – максимальный перепад давления, воспринимаемый пакером, Па.

Давление на пакер снизу (Р_{Н З}, Па) определится по формуле:

Р_НЗ = Р_зб - g ρ (z_ПАК - z_ПЛ) , (1.3.52)

где Р_зб – забойное давление, Па;

ρ- плотность воды, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

z_ПАК – геодезическая отметка (альтитуда) пакера, м;

z_ПЛ – геодезическая отметка (альтитуда) продуктивного

горизонта,м.

Забойное давление (Р_зб, Па) определится по формуле (1.3.34).

Давление на пакер сверху (Р_ВХ, Па) определится по формуле:

Р_ВХ = Р_ЗТ + ρ_бф g (z_бф - z_ПАК) , (1.3.53)

где Р_ЗТ – затрубное давление, Па;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

ρ_бф - плотность буферной жидкости, кг/м³;

z_пак – геодезическая отметка (альтитуда) пакера, м;

z_бф – геодезическая отметка (альтитуда) уровня буферной

жидкости, м.

 

Задача 1.8. Схема системы МСП – ППД «прямая закачка» представлена на рисунке 1.3.6. Исходные данные по водозаборной скважине представлены в таблице 1.3.3, параметры погружных насосов представлены в таблице 1.3.1, параметры нагнетательных скважин и трубопроводов – в таблице 1.3.4.

Рис. 1.3.6. Схема системы МСП – ППД «прямая закачка»

Таблица 1.3.3

Исходные данные по водозаборной скважине

Показатели	Обозначение	Размерность	Значение
Дебит водозаборной скважины	Q	м3/сут
Пластовое давление	РД	ат
Плотность воды	ρ	кг/м3
Коэффициент продуктивности	КПРОД	м3 / (сут∙ат)	1,6
Газосодержание на входе в насос, не более	Г	% (доли единицы)	5 % (0,05)
Давление насыщения	РНАС	ат
Геодезическая отметка водоносного пласта	ZПЛ. В	м	- 1228
Геодезическая отметка устья скважины	ZВ = Zi = 6	м	+10
Внутренний диаметр обсадной колонны	dВН.К	м	0,13
Число подключенных нагнетательных скважин	nН. СКВ	шт

Таблица 1.3.4

Исходные данные по нагнетательным скважинам и трубопроводам

Показатель	Обозначение	Размерность	Значение
Заданный объем закачки в нагнетательную скважину: - в 1-ую скважину - во 2-ую скважину - в 3- ю скважину	Qi = 1 Qi = 2 Qi = 3	м3/сут
Пластовое давление: - в 1-ой скважине - во 2-ой скважине - в 3- ей скважине	РПЛ i = 1 РПЛ i = 2 РПЛ i = 3	aт
Коэффициент приемистости: - 1-ой скважины - 2-ой скважины - 3- ей скважины	Кi = 1 Кi = 2 Кi = 3	м3 / (сут∙ат)	1,1 0,25 0,58
Геодезическая отметка кровли продуктивного пласта: - в 1-ой скважине - во 2-ой скважине - в 3- ей скважине	ZПЛ. i = 1 ZПЛ. i = 2 ZПЛ. i = 3	м	- 1197 - 1389 - 1150
Геодезическая отметка устья: - 1-ой скважины - 2-ой скважины - 3- ей скважины	Zi = 1 Zi = 2 Zi = 3	м	+50 +40 +30
Геодезическая отметка узловой точки трубопроводной сети (рис. 1.3.6): - 4-ой узловой точки - 5-ой узловой точки	Zi = 4 Zi = 5	м	+30 +20
Длина НКТ: - в 1-ой скважине - во 2-ой скважине - в 3- ей скважине	LН НКТ i = 1 LН НКТ i = 2 LН НКТ i = 3
Геодезическая отметка пакера: - в 1-ой скважине - во 2-ой скважине - в 3- ей скважине	Z ПАК i = 1 Z ПАК i = 2 Z ПАК i = 3		- 1170 - 1360 - 1130
Отметка уровня буферной жидкости: - в 1-ой скважине - во 2-ой скважине - в 3- ей скважине	Zбф i = 1 Zбф i = 2 Zбф i = 3	м	- 6 - 400 - 1130

Продолжение табл.1.3.4

Давление в межтрубном пространстве на устье: - 1-ой скважины - 2-ой скважины - 3- ей скважины	Р ЗТ i = 1 Р ЗТ i = 2 Р ЗТ i = 3	ат	2,2
Плотность буферной жидкости (АКЖ)	ρ бф	кг/м3
Длина участков трубопроводной сети (по рис. 1.3.6)	L i = 1-4 L i = 4-5 L i = 5-6 L i = 2-4 L i = 3-5	м

 

 

1. Приведение размерности представленных в таблицах 1.3.3, 1.3.4 параметров в систему СИ:

;

Р (Па) = Р 10 ⁵;

.

2. Расчет насоса начинаем по исходным данным нагнетательных скважин. Секундный расход воды, закачиваемый в 1-ю нагнетательную скважину

(Q _{i = 1, м³} / с):

= 79 × 1,16 × 10 ^-5 = 91,64 10 ^-5 м³/с.

3. Ориентировочный внутренний диаметр труб НКТ для 1-ой нагнетательной скважины при известном расходе (Q_i=1 , м³/сут) по формуле (1.3.13):

d_{вн i = 1} = (0,8 – 1,2) × Q_i ^0,42 = (0,8 – 1,2) × (79 × 1,16 × 10 ^-5) ^0,42 = (0,048 – 0,057) м.

Принимаются для 1-ой нагнетательной скважины трубы НКТ 60 × 5 ГОСТ 633 с внутренним диаметром d_{вн i = 1} = 50 мм = 0,05 м.

Средняя скорость движения воды ( , м/с) в колонне НКТ:

= 0,47 м/с.

4. Определяется коэффициент сопротивления трения по длине труб с учетом конструктивного исполнения трубы. При принятых трубах НКТ коэффициент сопротивления трения по длине по формуле (1.3.11):

= = 0,06.

5. Напор, теряемый на трение при движении воды в трубах НКТ 1-ой нагнетательной скважины по формуле (1.3.19):

= = 16,3 м.

6. Устьевое давление для 1-ой нагнетательной скважине по формуле (1.3.16):

Р^н _{уст i = 1} = =

= =

= 30 × 10 ⁵ Па (30 ат).

7. Напор, затрачиваемый на закачку воды в пласт через 1-ю нагнетательную скважину (∆Н_{наг i = 1, м), при известном устьевом давлении, по формуле (1.3.18):}

∆Н_{наг i = 1} = = = 266 м.

8. Расчет трубопроводной распределительной сети (рисунок 1.3.6) производится по трубопроводным линиям 1-6, 2-6, 3-6 распределительной сети в направлении, противоположном течению жидкости от каждой нагнетательной скважины до водозаборной скважины с определением потерь напора до выкидной линии водозаборной скважины. Трубопроводная линия 1-6 состоит из участков 1-4, 4-5, 5-6, линия 2-6 состоит из участков 2-4, 4-5, 5-6, линия 3-6 из участков 3-5, 5-6. При расчете участков следует иметь ввиду, что известными являются расходы (заданные суточные объемы закачки в каждую нагнетательную скважину). Для конечного участка 5-6 трубопроводной линии 1-6 напор равен напору на выкидной линии водозаборной скважины Нвык.л. Ввиду того, что для участка 1-4 не известен диаметр труб, то ориентировочно внутренний диаметр труб (d_вн, м) определится при известном расходе Q_i=1 = Q_i=1-4 по формуле (1.3.13):

d_{вн i = 1-4} = (0,8 – 1,2) × Q^0,42 _{i = 1} = (0,8 – 1,2) × (79 × 1,16 × 10 ^-5) ^0,42 =

= 0,042 – 0,064 м.

Принимаем для трубопроводного участка 1-4 трубы МПТ 89 × 7, у которых d_{вн 1-4} = 0,067 м (67 мм). Условие d_вн ≥ 50 мм для разводящих водоводов выполнено.

Средняя скорость движения воды в трубах:

_{1 -4} = 0,262 м/с.

Коэффициент сопротивления трения по длине участка 1 – 4 трубопроводной линии 1 -6 по формуле (1.3.12):

= = 0,0345.

Линейные потери напора по длине участка 1 – 4 по формуле (1.3.15):

Н_{Л i=1-4} = = = 0,92 м.

Потери напора от гидростатического противодавления (влияние разности высот между начальными и конечными точками участка 1 – 4):

Н_{Г i= 1-4} = Z _{i = 1} – Z _{i = 4} = 50 – 30 = 20 м.

Гидравлические потери на участке 1 – 4 по формуле (1.3.14):

∆ Н _{i= 1-4} = 1,075 ∑ Н_{Л i= 1-4} + Н_{Г i= 1-4} = 1,075 × 0,92 + 20 = 20,92 ≈ 21 м.

Расчет гидравлических потерь для участков 4 – 5 и 5 – 6 трубопроводной линии 1 -6 проводится по аналогии. Результаты расчета представлены в таблице 1.3.5.

Таблица 1.3.5

Результаты расчета гидравлических потерь напора в линии 1 -6

Расчетные показатели	Линия 1 - 6
Участок 1 - 4	Участок 4 - 5	Участок 5 - 6
Расход воды , Qi, м3/сут	79	79 + 37 = 116	116 + 28 = 144
Внутренний диаметр труб МПТ, м	0,067	0,067	0,067
Средняя скорость движения воды, i, м/с	0,262	0,382	0,474
Коэффициент сопротивления трения по длине трубопровода, λ i	0,0345	0,0309	0,0293
Линейные потери напора по длине участка, НЛ i , м	0,92	2,1	3,5
Потери напора от гидростатического противодавления, НГ i	20	10	10
Гидравлические потери, ∆ Н i,м	21	12,1	13,5
Суммарные гидравлические потери по линии 1–6, ∑ ∆ Н i=1-6 , м	21 + 12,1 + 13,5 = 46,6

 

Необходимый напор на выкидной линии водозаборной скважины (суммарные потери напора от нефтеносного пласта до устья водозаборной скважины по трубопроводной линии 1 -6):

Н_{вык л. 1-6} = ∆Н_{наг i = 1} + ∑ ∆ Н _i=1-6 = 266 + 46,6 = 312,6 ≈ 313 м.

Расчет необходимого напора на выкидной линии водозаборной скважины по трубопроводным линиям 2 - 6 и 3 – 6 проводится по аналогии. Результаты расчета представлены в таблице 1.3.6. Из полученных необходимых напоров на выкидной линии водозаборной скважины по трем линиям трубопроводным сети 1 – 6, 2 - 6 и 3 – 6, для дальнейшего расчета принимается напор по линии 2 – 6, имеющий наибольшее значение (Н_{вык л. 2-6} = 616 м).

 

Таблица 1.3.6