Выбор способа эксплуатации скважин с точки зрения энергоэффективности

Порядок подбора электроприводных насосов
При подборе электроприводных насосов, добавлено уточнение режима работы
оборудования по индикаторной диаграмме скважины, визуализация скважины и подбор
конусной схемы насоса. Для ознакомления с последовательными шагами подбора,
кликайте мышью по изображению, или нажимайте на клавишу ‘Пробел’.

Определение мощности
Потребное давление насоса:
Р = ρ g Lдин + Рбуф +Δ P нкт- Pг2
где Lдин - глубина расположения динамического уровня;
Рбуф - буферное давление;
Δ P нкт -потери давления на гидравлические сопротивления в колонне НКТ;
Pг2-давление работы газа на участке "нагнетание насоса - устье скважины".

Определение мощности
Коэффициент изменения подачи насоса при работе на нефтеводогазовой смеси относительно водяной характеристики:
KQν = 1 - 4,95 ν 0.85 QоВ -0.57
где ν - эффективная вязкость смеси;
QоВ - оптимальная подача насоса на воде.
Коэффициент изменения КПД насоса из-за влияния вязкости:
Kην = 1 - 1.95 ν0.4 / QоВ 0.27 (QоВ -подача в м3/с)
Коэффициент сепарации газа на входе в насос:
Kc = 1 / [1 + (6.02 Qпр / fскв )],
где fскв - площадь кольца, образованного внутренней стенкой обсадной колонны и корпусом насоса.
Относительная подача жидкости на входе в насос:
q = Qж.пр / QоB
где QоB – подача в оптимальном режиме по “водяной” характеристики насоса .

Определение напора
Относительная подача на входе в насос в соответствующей точке водяной характеристики насоса:
qпр = Qж.пр / QоB KQν
Газосодержание на приеме насоса с учетом газосепарации:
βпр = β вх ( 1 - Кс )/ [β вх ( 1 - Кс )+ Q -ж.пр ]
где – объемная доля жидкости на приеме насоса.
Коэффициент изменения напора насоса из-за влияния вязкости:
КНν = 1 - ( 1.07ν 0.6 qпр / QоB 0.57 )
Коэффициент изменения напора насоса с учетом влияния газа:
К = [ ( 1 - β) / (0.85 - 0.31 qпр )A ]
где А = 1 / [ 15.4 - 19.2 qпр + ( 6.8 qпр )2 ]
Напор насоса при оптимальном режиме:
Н = Р / ρ g К КНν

Расчет характеристики
Изменение кол-ва свободного газа по длине насоса приводит к изменению плотности и вязкости перекачиваемой жидкости и характеристики ступеней

Процесс подбора

Процесс подбора

Процесс подбора

Сравнение результатов подбора

Почему разные затраты мощности
Насос 1 работает в левой части характеристики и, хотя имеет более высокий КПД, работает неэффективно!

Выбор параметров периодической эксплуатации

Варианты эксплуатации скважины

Сравнение затрат на добычу
Задано:
Дебит – 25 куб.м/сутки, динамический уровень – 2000 м, плотность – 900, КПД насоса – 25%, КПД ПЭД – 80%, рабочий ток -25 А, КПД СУ – 90%, КПД трансформатора – 95%, длина подвески – 2200 м. Работа в постоянном режиме.
Решение
1.Полезная мощность – N n = Q ρ g H = (25 : (24 * 3600)) * 900 * 9,81 *2000 =5,7 кВт
2.Мощность насоса - Nнас = Nn : ηнас = 5,7 : 0,25 = 22,7 кВт
3.Мощность двигателя Nдв = Nнас : ηдв = 22,7 : 0,8 = 28,5 кВт
4.Потери мощности в кабеле Nкаб = L R I 2 = 2200 * 0,025 * 625 = 3, 5 кВт
5.Мощность на СУ – Nсу = Nкаб + Nдв = 28,5 + 2,5 = 32,0 кВт
6.Потери мощности на СУ N пот = 32 * 0,9 = 2,88 кВт
7.Мощность на Тр Nтр = Nсу + Nпот = 32,0 + 2,88 = 34,88 кВт
8.Мощность полная Nполн = Nтр : ηтр =34,88 : 0,95 = 36,71 кВт
9.Затраты энергии – А = Nполн * 24 = 36,71 * 24 = 881,2 кВт*час
10.Затраты энергии на подъем 1 куб.м жидкости а = 881,2 : 25 = 35,25 кВт*час/куб.м

Задано:
Дебит – 25 куб.м/сутки, динамический уровень – 2000 м, плотность – 900, КПД насоса – 55%, КПД ПЭД – 80%, рабочий ток -25 А, КПД СУ – 90%, КПД трансформатора – 95%, длина подвески – 2200 м. Работа в АПВ(6 часов работы в сутки) с установкой большого дебита
Решение
1.Полезная мощность – N n = Q ρ g H = (100 : (24 * 3600)) * 900 * 9,81 *2000 = 22,77 кВт
2.Мощность насоса - Nнас = Nn : ηнас = 22,77 : 0,55 = 41,37 кВт
3.Мощность двигателя Nдв = Nнас : ηдв = 41,37 : 0,8 = 51,71 кВт
4.Потери мощности в кабеле Nкаб = L R I 2 = 2200 * 0,025 * 625 = 3, 5 кВт
5.Мощность на СУ – Nсу = Nкаб + Nдв = 51,71 + 2,5 = 54,21 кВт
6.Потери мощности на СУ N пот = 54,21 * 0,9 = 4,88 кВт
7.Мощность на Тр Nтр = Nсу + Nпот = 54,81 + 4,88 = 59,69 кВт
8.Мощность полная Nполн = Nтр : ηтр =59,69 : 0,95 = 62,83 кВт
9.Затраты энергии – А = Nполн * 24 = 62,83 * 6 = 376,99 кВт*час
10.Затраты энергии на подъем 1 куб.м жидкости а = 376,99 : 25 = 15,08 кВт*час/куб.м
Сравнение затрат на добычу

При переходе на периодическую эксплуатацию:
Экономия на единицу продукции – 15,17 кВт*час/куб.м
Общая экономия – 881,2 – 376,99 = 504,21 кВт*час в сутки
Сравнение затрат на добычу