Лопухов А.Н. Справочник инженера по добычи нефти Том 1
Подождите немного. Документ загружается.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
400
Применяемая технология называется «Тандем», так как в данной
системе работают два насоса, струйный и центробежный. Основным
преимуществом технологии «Тандем» является эффективное
использование отсепарированного, свободного газа для подъема
жидкости.
Система содержит установленные на насосно-компрессорных
трубах (НКТ) 1 погружной насос 2, нагнетательный патрубок 3 которого
подключен к активному рабочему соплу 4 струйного аппарата с приемной
камерой 5, камерой 6 смешения и диффузором 7, сепаратор 8 с входным
окном 9, каналами 10 отвода газообразной среды, сообщенными с
приемной камерой 5 и выходным жидкостным патрубком 11,
подключенным к всасывающему патрубку насоса 2 (рисунок 4.70). Новым
в системе является то, что с целью повышения надежности работы каналы
10 отвода газообразной среды сепаратора 8 и приемная камера 5
струйного аппарата сообщены с затрубным пространством скважины, при
этом сепаратор 8 выполнен центробежного типа. Приемная камера 5
струйного аппарата снабжена обратным клапаном 12. Система содержит
также двигатель 13, кабель 14 и спускается в обсадную колонну 15.
Принцип работы устройства.
При работе системы газированная жидкость из скважины поступает
в кольцевое пространство вокруг устройства. Часть жидкости через
приёмную сетку 9 поступает в центробежный сепаратор 8.
Отсепарированный газ через каналы 10 отвода газообразной среды
поступает обратно в кольцевое пространство, а жидкость через
жидкостный патрубок 11 - во всасывающий патрубок насоса 2. Другая
часть газированной жидкости, минуя сепаратор 8 и насос 2, поступает по
затрубному пространству в приемную камеру 5 струйного аппарата. При
этом туда же поступает отделённый сепаратором 8 газ. Жидкость,
нагнетаемая насосом 2, поступает в активное сопло 4 и, вытекая из него,
увлекает из приемной камеры 5 перекачиваемую газированную жидкость
в камеру 6 смешения. Из камеры 6 смешения смесь сред поступает в
диффузор 7 и далее по НКТ 1 на поверхность.
Наличие на выходе насоса струйного аппарата позволяет задать
режим ЭЦН в рабочей части его характеристики путем соответствующего
подбора размеров выходного сечения активного сопла. Кроме того, в
предложенном решении величина полезного расхода продукции,
подаваемой на поверхность, включает в себя подачу как эжектируемой,
так и рабочей среды, что существенно увеличивает к.п.д. установки.
Струйный насос, применяемый в устройстве «Тандем»
Являются ключевым элементом комплекта погружного
оборудования для технологии «Тандем», обеспечивающим подсос
газожидкостной смеси из затрубного пространства.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
401
Позволяет изменять
форму напорной
характеристики насосов
ЭЦНМ.
Геометрия каналов
обеспечивает максимальный
к.п.д. системы, а выбранные
для изготовления сопловой
системы износостойкие
материалы обеспечивают
стабильность параметров и
отсутствие износа при
длительной эксплуатации.
Модификация 3СН-73
оснащается корундовым
обратным клапаном и (по
спецзаказу)
шламоуловителем.
Пример условного
обозначения струйного
насоса при заказе: 3СН-73/50,
где: 3-порядковый номер
модификации, СН-струйный
насос, 73-
присоединительный размер
для трубы и муфты
условного диаметра 73мм, 50
- номинальная подача
комплектующего насоса
ЭЦНМ.
Рисунок 4.71 – Принципиальная
схема струйного насоса 3СН73/50
Технические характеристики насосов
Таблица 4.93
Основные параметры
Двигатель
Обозначени
е
Q
м
3
/су
т
Н, м
КП
Д,
%
Синх.
ч/вр
об/ми
н
Мощнос
ть кВт
Масса
насоса
Габари
тные
размер
ы
СН73/Q 18 95х605
3СН73/Q
10,
20,
50, 80
1500 - - -
18(23*) 95х670
Примечание: *масса со шламоуловителем
СН73
3СН73
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
402
Газосепараторы применяемые в устройстве «Тандем»
Предназначен для защиты
погружных центробежных насосов
типа ЭЦНМ от влияния свободного
газа при добычи нефти из скважин.
МН-ГСЛ является представителем
нового поколения газосепараторов,
принципиально отличающимся от
серийно выпускаемого МНГ, а так
же всех известных зарубежных
конструкций.
В МН-ГСЛ реализован новый
принцип сепарации, который в
сочетании с известным механизмом
сепарации в поле центробежных
сил обеспечивает более высокую
сепарационную способность по
сравнению с известными
конструкциями. Он гарантирует
устойчивую работу ЭЦН при
содержании свободного газа в
газожидкостной смеси у приемной
сетки до 60-80% в зависимости от
подачи и типоразмера насоса.
Предельная подача по жидкости
МН-ГСЛ5-250м3/сут, монтажная
длина - 590мм, диаметр - 92мм,
масса -17кг.
Последняя модификация
газосепараторов МН-ГСЛ имеет
защиту корпуса за счет применения
хромированной износостойкой
гильзы, осевая опора изготовлена
из карбида кремния. Применение
Рисунок 4.72 – Схема
газосепаратора МН-ГСЛ. 1 – вал, 2
– основание, 3 – приёмная сетка, 4 –
корпус, 5 – проставок, 6 – шнек, 7 –
выправляющая решётка, 8 –
пропеллерное суперкавитирующее
колесо, 9 – центрифуга, 10 – головка, 11
– канал для вывода газа, 12 – шлицевая
муфта, 13 – канал для отвода жидкости.
газосепараторов в составе УЭЦН позволяет в любых условиях
эксплуатации защитить насос от вредного влияния свободного газа,
ускорить и облегчить вывод скважин на режим после глушения,
уменьшить глубину спуска насоса и, как результат, увеличить
продолжительность работы УЭЦН в скважине.
Пример условного обозначения газосепаратора Ляпкова при заказе:
8МНК-ГСЛ5, 8-восьми болтовое соединение, МН - модуль насосный; К -
исполнение для насосов ЭЦНМК, ГСЛ - газосепаратор Ляпкова; 5 -
группа насоса, с которым используется газосепаратор.
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
403
Пример условного обозначения газосепаратора МНГЛ(К) 5А при
заказе: МНГ - модуль насосный газосепаратор, Л - завод изготовитель
«ЛЕМАЗ», 5А - группа насоса, с которым используется газосепаратор.
Технические характеристики газосепараторов
Таблица 4.94
Основные параметры
Двигатель
Обозначение
Диаметр вала, мм.
Q м
3
/сут
Н, м
КПД, %
Синх. ч/вр
об/мин
Мощность
кВт
Масса насоса
Габаритные
размеры
Исполнение
Примечание: Для сепарации свободного газа на входе ЭЦН. К -
коррозионностойкое исполнение; В - увеличенный диаметр вала.
МН(К)-ГСЛ5 17 250 2,2 18,1 92×673
МН(К)-ГСЛ5В 20 250 2,2 18,5 92×673
8МН(К)-ГСЛ5 17 250 2,2 18,1 92×673
8МН(К)-ГСЛ5В 20 250 2,2 18,5 92×673
2МН(К)-ГСЛ5Т 17 210 4,4 30,5 92×1100
28МН(К)-ГСЛ5Т 17 210 4,4
20
30,5 92×1100
МНГЛ(К)5А 22 400 1,5 18
3000 -
30,0 103×752
КВ
Примечание: Расшифровка исполнений: К - коррозионностойкое; 2 -
двухкаскадное («Тандем»); 8 - восьмиболтовое соединение М10×1,25; В -
увеличенный диаметр вала.
4.10 Насосно–компрессорные трубы и муфты к ним
Насосно–компрессорные трубы (НКТ) предназначены для добычи
жидкости и газа из скважин и проведения различных ремонтных работ.
Насосно-компрессорные трубы (НКТ) бывают с гладкими и
высаженными (равнопрочные) концами. Трубы с гладкими концами
имеют постоянный диаметр по длине и поэтому в местах нарезки под
муфтовые соединения несколько ослаблены. Трубы с высаженными
наружу концами имеют утолщенные концы в местах нарезки под
муфтовые соединения и поэтому повышенную прочность нарезанной
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
404
части трубы.
По длине НКТ разделяются на три группы: 1 - от 5,5 до 8м; II - 8 -
8,5 м; III - 8,5 - 10 м.
Трубы изготавливаются из сталей пяти групп прочности: Д, К, Е, Л,
М. Гладкие трубы и муфты к ним групп прочности К, Е, Л, М. Все трубы
с высаженными наружу концами подвергаются термообработке (таблица
4.95).
Основные показатели групп прочности стали труб
Таблица 4.95
Показатели Д К E Л М
Временное сопротивление σ
в
, МПа 650 700 750 800 900
Предел текучести σт, МПа 380 500 550 650 750
Основные характеристики НКТ, применяемых при добыче нефти,
приведены в таблице 4.97. Условный диаметр трубы с точностью до
нескольких десятых долей миллиметра совпадает с наружным диаметром
тела трубы.
НКТ в скважинах, особенно при ШСНУ, несут большую нагрузку.
Кроме растяжения от действия собственного веса они подвержены
нагрузке от веса столба жидкости, заполняющей НКТ, и иногда от веса
колонны штанг при их обрыве в верхней части или при посадке плунжера
на шток всасывающего клапана. В искривленных скважинах они
подвергаются трению штанговыми муфтами. При больших
противодавлениях на устье еще добавляется сила, равная произведению
устьевого давления на площадь трубы. Обычно коэффициент запаса
прочности принимают равным 1,3-1,5, считая по нагрузке,
соответствующей напряжению текучести «σ
т
».
Трубы маркируются у муфтового конца. На клейме указываются
условный диаметр, толщина стенки (мм), товарный знак завода, группа
прочности (буква), месяц и год выпуска. Толщина стенок указывается
только для труб 73 и 89мм, которых может быть две (см. таблицу 4.98
4.99).
Правильное сопряжение резьбовых соединений (см. таблицу 4.96)
НКТ достигается при приложении крутящего момента определенной
величины, а именно:
Таблица 4.96
Условный диаметр
трубы, мм
48 60 73 89 102 114
Крутящий момент,
Н-м
500 800 1000 1300 1600 1700-2000
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
405
Характеристики насосно-компрессорных труб
Таблица 4.97
НКТ гладкие НКТ равнопрочные
Страгивающая нагрузка (Тс) для
резьбового соединения при σ = σт
Нагрузка (Тс) в теле трубы
при σ = σт
Условный
диаметр,
мм
Толщина
стенки,
мм
Внутренний
диаметр,
мм
Д К E Л М Д К E Л М
48 4 40,3 11,87 15,6 17,15 20,3 23,4 21,1 27,9 30,6 36,3 41,9
60 5 50,3 20,8 27,4 30,15 35,6 41,1 33,0 43,4 47,5 56,4 65,1
73 5,5 62 29,4 38,7 42,6 50,5 58,3 44,3 58,3 64,1 75,9 87,6
89 6,5 75,9 44,6 58,5 64,5 76,25 88,0 63,9 84,1 92,5 109,4 126,2
102 6,5 88,6 45,9 60,8 66,4 78,5 90,6 73,7 97,1 106,8 126,1 145,5
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
406
Характеристики НКТ гладких по ГОСТ 633–80
Таблица 4.98
Труба Муфта
Условный
диаметр
труб, мм
Наружный
диаметр, мм
Внутренний
диаметр, мм
Толщина
стенки, мм
Масса 1 м, кг
Наружный
диаметр, мм
Длина, мм Масса, кг
33 33,4 26,4 3,5 2,6 42,2 86 0,4
42 42,2 35,2 3,5 3,3 52,2 90 0,6
48 48,3 40,3 4,0 4,4 55,9 96 0,5
60 60,3 50,3 5,0 6,8 73,0 110 1,3
73 73,0 62,0 5,5 9,2 88,9 132 2,4
73 73,0 59,0 7,0 11,4 88,9 132 2,4
89 88,9 75,9 6,5 13,2 108,0 146 3,6
102 101,6 88,6 6,5 15,2 120,6 150 4,5
114 114,3 100,3 7,0 18,5 132,1 156 5,1
60 60,3 50,3 5,0 6,8 73,0 135 1,8
73 73,0 62,0 5,5 9,2 73,0 135 2,5
73 73,0 59,0 7,0 11,4 - - -
89 88,9 75,9 6,5 13,2 108,0 155 4,1
89 88,9 72,9 8,0 16,0 - - -
102 101,6 88,6 6,5 15,2 120,6 155 5,1
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
407
Характеристики НКТ с высаженными наружу концами по ГОСТ 633–80
Таблица 4.99
Труба Муфта
Условный диаметр
труб, мм
Наружный
диаметр, мм
Внутренний
диаметр, мм
Толщина стенки,
мм
Наружный
диаметр
высаженной
части, мм
Длина
высаженной
части,
мм
Масса
1м гладкой
трубы,
кг
Увеличение
массы трубы
вследствие
высадки обоих
концов, кг
Наружный
диаметр, мм
Длина, мм
Масса, кг
27 26,7 20,7 3,0 33,4 40 1,8 0,1 42,2 84 0,4
33 33,4 26,4 3,5 37,3 45 2,6 0,1 48,3 90 0,5
42 42,2 35,2 3,5 46,0 51 3,3 0,2 55,9 96 0,7
48 48,3 40,3 4,0 53,2 57 4,4 0,4 63,5 100 0,8
60 60,3 50,3 5,0 65,9 89 6,8 0,7 77,8 126 1,5
73 73,0 62,0 5,5 78,6 95 9,2 0,9 93,2 134 2,8
73 73,0 59,0 7,0 78,6 95 11,4 0,9 93,2 134 2,8
89 88,9 75,9 6,5 95,2 102 13,2 1,3 114,3 146 4,2
89 88,9 72,9 8,0 95,2 102 16,0 1,3 114,3 146 4,2
102 101,6 88,6 6,5 108,0 102 15,2 1,4 127,0 154 5,0
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
408
Прочностные характеристики НКТ
таблица 4.100
Группа прочности
Показатели
Д К Е Л М Р
Временное сопротивление
в
, не менее МПа
655(638) 687 689 758 862 1000
Предел текучести
т
, МПа:
379 491 552 654 758 930
- не менее 373* - - - - -
- не более 552 - 758 862 965 1137
* Для исполнения Б
Величины испытательных гидравлических давлений,
Таблица 4.101
Давление для труб из стали групп прочности, МПа
Д
Условный
диаметр
труб, м
Толщина
стенки,
мм
исполнение А исполнение Б
К Е Л М Р
27 3,0 67,2 66,2 87,3 98,1 - - -
33 3,5 64,3 63,3 83,4 93,7 - - -
42 3,5 50,5 49,5 65,2 73,6 - - -
48 4,0 50,5 49,5 65,2 73,6 - - -
60 5,0 50,5 49,5 65,2 73,6 87,3 96,6 122,6
73 5,5 45,6 45,1 59,4 66,7 79,0 87,3 112,3
73 7,0 57,9 57,4 75,0 84,9 100,6 110,9 122,6
89 6,5 44,1 43,7 57,4 64,7 76,5 84,4 108,9
Справочник инженера по добыче нефти
А.Н. Лопухов 2008год
409
В таблице 4.98 и 4.99 приводятся размеры НКТ по ГОСТ 633–80 и
муфт к ним. В таблице 4.100, 4.101 приводятся прочностные
характеристики НКТ и величины испытательных гидравлических
давлений.
Условное обозначение труб должно включать: тип трубы (кроме
гладких труб), условный диаметр трубы, толщину стенки, группу
прочности и обозначение стандарта.
Условное обозначение муфт включает: тип трубы (кроме муфт к
гладким трубам), условный диаметр, группу прочности и обозначение
стандарта.
Для уменьшения собственного веса труб при необходимости их
спуска на большую глубину применяют ступенчатую колонну НКТ с
большим диаметром вверху и малым внизу. Для работы в коррозионной
среде находят все большее применение НКТ с внутренним покрытием
лакокрасками, эмалями или металлическим покрытием из алюминия.
Требования, предъявляемые к трубам
Перед спуском в скважину НКТ (особенно в условиях
применения штанговых насосов или наличия отложений парафина, солей,
гипса) внутренний диаметр и общая изогнутость проверяются оправкой.
Длина оправки – 1250мм, ее диаметры для различных НКТ приводятся в
таблице 4.102.
Диаметры оправки для различных НКТ
Таблица 4.102
Условный диаметр
трубы, мм
Толщина стенки,
мм
Наружный диаметр
оправки, мм
27 3.0 18.3
33 3.5 24.0
42 3.5 32.8
48 4.0 37.9
60 5.0 47.9
73 5.5 59.9
73 7.0 56.6
89 6.5 72.7
89 8.0 69.7
102 6.5 85.4
114 7.0 97.1