Основные характеристики кабелей

Кабель	Число X пло­щадь сечения жил, мм2		Максимальные наружные размеры, мм	Номинальная строительная длина, м	Расчетная масса, кг/км	Рабо­чее напряжение, В
	основное	Контроль
КРБК	3 х 10	-	27,5	1200	1100	1100
	3 х 16	-	29,3	1100	1650	»
	3 х 25	-	32,1	950	2140	»
	3 х 35	-	34,7	850	2680	»
КПБК	3 х 6	-	25	850 - 1950	712	2500
	3 х 10	-	29	1200 - 1700	898	»
	3 х 16	-	32	1100 - 1900	1125	3300
	3 х 25	-	35,6	1000 - 1800	1564	»
	3 х 35	-	38,3	500	1913	»
	3 х 50	-	44,0	500	2425	»
КПБП	3 х 6	-	10,2 х 27,5	300 и кратн.	796	2500
	3 х 10	-	13,6 х 33,8	1200 - 1700	950	»
	3 х 16	-	15,0 х 37,4	1100 - 1700	1170	»
	3 х 25	-	15,4 х 43,0	1000 - 1800	1615	3300
	3 х 35	-	18 х 48,2	500	2098	»
	3 х 50	-	19,7 х 52,3	500	2641	»
КФСБ	3 х 6	-	10,1 х 25,7	100 и кратн.	1123	2500
	3 х 10	-	11,1x28,1	»	1489	»
	3 х16	-	12,3 х 31,7	»	1900	3300
	3 х 25	-	14,5 х 38,2	1500	2440	»
	3 х 6	2 х 0,5	10,3 х 25,7	100 и кратн.	1173	2500
	3 х 10	2 х 0,5	11,1 х 28,1	»	1539	»
	3 х 16	2 х 0,5	12,3 х 31,7	»	1950	3300
	3 х 25	2 х 0,5	14,5 х 38,2	1500	2490	»
КФСБК	3 х 6	-	22,2	1500	1103	2500
	3 х 10	-	23,9	»	1420	3300
	3 х 16	-	26,4	»	1850	»
	3 х 25	-	31,1	»	2390	»
	3 х 6	3 х 0,5	22,2	1500	1178	2500
	3 x 10	3 х 0,5	23,9	»	1495	»
	3 х 16	3 х 0,5	26,4	»	1925	3300
	3 х 25	3 х 0,5	31,1	»	2465	»
КТЭБ	3 х 6	-	10,2X27,5	100 и кратн.	502	2500
	3 х 10	-	13,6X33,8	1500	842	»
	3 х 16	-	15,0X37,4	»	1083	»
	3 х 25	-	15,4X43,0	»	1403	3300
	3 х 35	-	18,0X48,2	»	1716	»
	3 х 6	2 х 0,5	10,2X27,5	100 и кратн.	542	2500
	3 х 10	2 х 0,5	13,6X33,8	1500	882	»
	3 х 16	2 х 0,5	15,0X37,4	»	1123	3300
	3 х 25	2 х 0,5	15,4X43,0	»	1443	»
	3 х 35	2 х 0,5	18,0X48,2	»	1756	»
КФСБК	3 х 6	-	25	1500	464	2500
	3 х 10	-	29	»	795	»
	3 х 16	-	32	»	1132	»
	3 х 25	-	35,6	»	1355	3300
	3 х 35	-	38,6	»	1672	»
	3 х 6	2 х 0,5	25	1500	524	2500
	3 х 10	2 х 0,5	29	»	855	>
	3 х 16	2 х 0,5	32	»	1092	3300
	3 х 25	2 х 0,5	35,6	»	1415	»
	3 х 35	2 х 0,5	38,6	»	1732	»

Диаметр насосно-компрессорных труб (НКТ) определяет­ся их пропускной способностью и возможностью совместного размещения в скважине труб с муфтами, насоса и круглого кабеля. Выбирается диаметр НКТ по дебиту скважины, исхо­дя из условия, что средняя скорость потока в трубах должна быть в пределах Vср = 1,2 ÷ 1,6 м/с, причем меньшее значение берется для малых дебитов. Исходя из этого определяют пло­щадь внутреннего канала НКТ, м2,

, (3.1)

и внутренний диаметр, см,

, (3.2)

где Q - дебит скважины, м³/сут; Vср - выбранная величина средней скорости.

Исходя из ближайшего внутреннего диаметра выбирается стандартный диаметр НКТ. Если разница получается сущест­венной, то корректируется Vср.

, (3.2')

где Fвн - площадь внутреннего канала выбранных стандарт­ных НКТ.

Диаметр НКТ также может быть определен по кривым по­терь в насосных трубах (рис. 63 [27]) для заданного дебита и выбранного КПД труб не ниже 0,94.

Необходимый напор определяется из уравнения условной характеристики скважины:

, (3.3)

где hст - статический уровень жидкости в скважине, м; Δh - депрессия, м; hтр - потери напора на трение в трубах; hг - разность геодезических отметок сепаратора и устья скважины; hc - потери напора в сепараторе.

Депрессия определяется при показателе степени уравнения притока, равном единице:

, (3.4)

где К - коэффициент продуктивности скважины, м³/сут·МПа; ρж - плотность жидкости, кг/м³; g = 9,81 м/с².

Потери напора на трение в трубах, м, определяются по формуле

, (3.5)

где L глубина спуска насоса, м,

; (3.6)

h - глубина погружения насоса под динамический уровень; l - расстояние от скважины до сепаратора, м; λ - коэффи­циент гидравлического сопротивления,

Коэффициент λ определяют в зависимости от числа Re и относительной гладкости труб Ks:

, (3.7)

где ν - кинематическая вязкость жидкости, м²/с;

, (3.8)

где Δ - шероховатость стенок труб, принимаемая для неза­грязненных отложениями солей и парафина труб равной 0,1 мм. По графику (рис. 64 [27]) находят значение λ.

Другим способом определения λ является вычисление ее по числу Рейнольдса, независимо от шероховатости:

, если Re < 2300 (3.9)

, если Re > 2300 (3.10)

Потери напора на преодоление давления в сепараторе

, (3.11)

где Pc - избыточное давление в сепараторе.

Подставляя вычисленные значения Δh, hтр и hc и наперед заданные hст и hг в формулу (3.3), найдем величину необхо­димого напора для данной скважины.

Подбор насоса для заданной подачи, необходимого напора и диаметра эксплуатационной колонны скважины производят по характеристикам погружных центробежных насосов (табл. 3.1). При этом необходимо иметь в виду, что в соответ­ствии с характеристикой ЭЦН напор насоса увеличивается при уменьшении подачи, а КПД имеет ярко выраженный мак­симум.

Поскольку характеристики на конкретные типоразмеры ЭЦН часто отсутствуют, то целесообразно по заданным трем точкам рабочей области (табл. 3.1, 3.2) построить участок ха­рактеристики для точного определения напора ЭЦН.

Учитывая, что табличные характеристики построены для воды, следует изменить табличные значения напора в соответ­ствии с плотностью реальной жидкости по соотношению

, (3.12)

где Нв - табличное значение напора ЭЦН; ρв - плотность пресной воды; ρж - плотность реальной жидкости,

Для учета вязкости реальной жидкости (более 0,03 - 0,04 см²/с) и пересчета характеристики ЭЦН следует вос­пользоваться известными методиками пересчета, например [12].

Для совмещения характеристик скважины и насоса приме­няют два способа.

1. На выкиде из скважины устанавливают штуцер, на пре­одоление дополнительного сопротивления которого расходуют избыточный напор насоса ΔH = H - Нc. Однако, этот способ прост, но не экономичен, так как снижает КПД насоса и уста­новки в целом.

2. Второй способ предусматривает разборку насоса и сня­тие лишних ступеней. Этот способ трудоемкий, но наиболее экономичный, так как КПД насоса не изменяется.

Число ступеней, которое нужно снять с насоса для получе­ния необходимого напора, равно [27]

, (3.12a)

где Н - напор насоса по его характеристике, соответствую­щий дебиту скважины; Нс - необходимый напор скважины; z - число ступеней насоса.

Необходимую (полезную) мощность двигателя, кВт, опре­деляют по формуле

, (3.13)

где ηн - КПД насоса по его рабочей характеристике, ρж - наибольшая плотность откачиваемой жидкости.

Учитывая, что КПД передачи от двигателя до насоса (че­рез протектор) составляет 0,92 ÷ 0,95 (подшипники скольже­ния), определим необходимую мощность двигателя:

. (3.14)

Ближайший больший по мощности типоразмер электродви­гателя выбираем по табл. 3.3 и 3.4 с учетом диаметра эксплуа­тационной колонны. Запас мощности необходим для преодоления высоких пус­ковых моментов УЭЦН.

Задача 20. (ОБРАЗЕЦ) Рассчитать необходимый напор ЭЦН, выбрать насос и электродвигатель для заданных условий скважины.

Дано: наружный диаметр эксплуатационной колонны - 140 мм;

глубина скважины - 2000 м;

дебит жидкости Q = 120 м³/сут;

статический уровень hст = 850 м;

коэффициент продуктивности скважины К = 60 м³/(сут · МПа);

глубина погружения под динамический уровень h = 40 м;

кинематическая вязкость жидкости ν = 2·10^-6 м²/с;

превышение уровня жидкости в сепараторе над усть­ем скважины hг = 15 м;

избыточное давление в сепараторе Рс = 0,2 МПа;

расстояние от устья до сепаратора l = 60 м;

плотность добываемой жидкости ρж = 880 кг/м3.

Решение. Определяем площадь внутреннего канала НКТ по формуле (3.1) при Vср = 1,3 м/с:

.

Внутренний диаметр по формуле (3.2)

.

Ближайший больший dвн имеют НКТ диаметром 48 мм (dвн = 40 мм).

Скорректируем выбранное значение Vср = 130 см/с:

.

При выборе НКТ по графику [27, рис. 63] при дебите 120 м³/сут и КПД = 0,96 также получим НКТ диаметром 48 мм. Депрессия по формуле (3.4) будет равна

.

Число Рейнольдса по формуле (3.7)

.

Относительная гладкость труб по формуле (3.8)

.

По графику [27, рис. 64], находим λ = 0,03.

Определим λ по формуле (3.10) для сравнений.

.

Глубина спуска насоса по формуле (3.6)

.

Потери на трение в трубах по формуле (3.5)

.

Потери напора в сепараторе по формуле (3.11)

.

Величина необходимого напора (формула (3.3))

.

Для получения дебита Q = 120 м³/сут и напора Нс =1176 м по табл. 3.1 выбираем ЭЦН5-130-1200 с числом ступеней 282, учитывая, что эксплуатационная колонна у нас диаметром 140 мм (гр. 5).

По данным табл. 3.1 построим.участок рабочей области характеристики Q - Н (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Рабочая область характеристики ЭЦН

Из полученной рабочей области характеристики найдем, что при дебите 120 м³/сут напор ЭЦН на воде составит 1250 м.

По соотношению (3.12) найдем напор насоса на реальной жидкости, если по условию ρж = 880 кг/м3;

.

Так как вязкость жидкости не превышает 3 сантипуаз, то пересчет по вязкости жидкости не требуется.

Для совмещения характеристик насоса и скважины определим по формуле (3.12а) число ступеней, которое нужно снять с насоса:

.

Следовательно, насос должен иметь 234 ступени, вместо снятых устанавливаются проставки. Напор одной ступени сос­тавит 5,03 м.

При установке штуцера на выкиде из скважины мы сов­мещаем напоры ЭЦН и скважины, но уменьшаем подачу ЭЦН, одновременно уменьшая его КПД.

Полезная мощность электродвигателя (формула (3.13))

,

где 0,57 - КПД насоса (табл. 3.1). Необходимая мощность двигателя

.

Ближайший больший типоразмер выбираем по табл. 3.3. Это ПЭД 28 - 103 с КПД 0,73, напряжение 850 В, сила тока 34,7 A, cosα = 0,75, температура окружающей среды до 70°С.

Этому двигателю соответствует гидрозащита П92, ПК92, П92Д [17].

По табл. 3.4 можно также выбрать ПЭД32-103, который будет иметь больший запас мощности.