Доцент, к.т.н. Шевченко Н.Г., студент 4 курса Лазаренко А. О.

НТУ «ХПІ» м. Харків, Україна

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЕКТНИХ РОБІТ

для вибору обладнання СШНУ за допомогою прикладних програм

Експлуатація нафтових свердловин глибинними насосами є одним із основних засобів механізованого способу добування нафти. Для ефективної експлуатації свердловинної штангової насосної установки (СШНУ) необхідно розв’язувати одночасно дві важливі задачі – забезпечити запланований дебіт свердловини й достатню надійність роботи штангового насоса. Особливу складність при розв'язанні цієї задачі викликає моделювання течії газорідинної суміші (ГРС) нафтової продукції в підйомнику свердловини й штанговому насосі плунжерного типу. Для забезпечення надійної роботи штангового насоса в ускладнених умовах необхідне конструювання колони штанг (КШ), що полягає у визначенні необхідного числа ступенів, діаметру, довжини і марки штанг у кожному ступені. Обрана конструкція повинна забезпечити безаварійну роботу насосної установки із запланованою продуктивністю і при мінімальних втратах.

Завдання роботи – адаптувати комплекс прикладних програм (КПП) для конкретних умов експлуатації свердловини, провести чисельні розрахунки й вибір штангового насоса, режиму його роботи, конструкції штанг насоса і його гідромеханічних характеристик, що забезпечують надійну роботу СШНУ.

У даній роботі використовується методика Д. П. Ляпкова [1] та А. П. Сілаш [2] для розрахунків параметрів газорідинної суміші та тиску в свердловині, а також робота Ш. К. Гіматудинова [3] для вибору й розрахунків штангового насоса і насосних штанг. У роботах [3, 4] представлений великий обсяг довідкового матеріалу, проведений аналіз розрахункових схем і формул багатьох авторів, таких як А. Н. Адонін, І. М. Мурах, А. П. Крилов, М. М. Глоголовський, І. І.Дунюшкін, А. С. Вирновський, А. М. Пирвердян.

Пакет складається з декількох програмних одиниць. На рис. 1 наведено основні розрахункові модулі КПП для проектування та прогнозування основних характеристик СШНУ.

На рис. 2 предствлены основные его расчетные модули.

Рисунок 1 – Основні розрахункові модулі КПП

Модулі №1 і №2 зв'язані в інтегрованому середовищі розробки програмного забезпечення «DELPHI» з автономними додатками та з графічним інтерфейсом.

Модулі №3-5 створені в математичному прикладному середовищі «MathCAD» і є автономними програмними модулями. Зв'язок між модулями й коректування їх можливі тільки при особистій участі користувача. У структурі цих модулів є коментарі й підказки при адаптації розрахунків до конкретних умов експлуатації.

Результати розрахунків. На рис. 2 представлена схема визначення глибини установки L_н і тиску на вході у насос Р_пр від значення об'ємного газовмісту β_г.вх.. Дані отримані для таких умов експлуатації свердловини: запланований дебіт рідини – Q_{рид.сеп.} = 40 м³/доб; вміст води у нафтогазовій продукції В = 0,5; газовий фактор при Р_нас – G₀ = 60 м³/ м³. Глибина перфорації свердловини – 2500 м.

У табл. 1 наведено результати розрахунків основних характеристик СШНУ для трьох значень β_г.вх на вході у насос.

Таблиця 1 – Порівняльні результати розрахунків для трьох режимів

Режими роботи	1	2	3
Об'ємний газовміст ГРС на вході у насос βг.вх, в.д	0,478	0,3	0,16
Глибина установки насоса Lн, м	1896	1994	2125
Тиск на вході у насос Рпр, МПа	1,8	2,4	3,33
Коефіцієнт наповнення Кнап., в.д	0,564	0,66	0,76
Потрібне значення подачі насоса Qн, м^3/доба	57,72	48,98	43,08
Швидкість відкачки S·n, м/хв	35,3	30	26,4
Коефіцієнт подачі ηпод, в.д	0,48	0,467	0,465
Максимальне навантаження в точці підвісу КШ, кН	83,5	89,6	88,8
Крутний момент на валу редуктора, кН·м	50,76	35,1	36,98
Наведена напруга КШ sпр, МПа	110	104	97
ККД СШНУ ηсшну , %	48,7	48,6	48
Потужність електродвигуна NЕД , кВт	23,4	20,2	17

Висновки. Для підвищення ефективності проектних робіт з вибору оптимального режиму роботи насосного обладнання у свердловинах з ускладненими умовами і забезпечення надійності роботи, необхідно проводити чисельні експерименти за допомогою КПП.

Список літератури: 1. Ляпков П.Д. Подбор установки погружного центробежного насоса к скважине. Учебное пособие. –М.: МИНГ, 1987, 71 с. 2. Силаш А.П. Добыча и транспортировка нефти и газа. Часть 1. Пер. с англ. – М. Недра. – 1980. 3. Справочник руководства по проектированию, разработке и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. / Под общ. ред. Ш.К. Гиматудинова – М.: Недра. – 1983. 4. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. – М.: ООО «НедраБизнесцентр». – 2000. 5. Програмний модуль прогнозування гідродинамічних характеристик газорідинної суміші свердловини при механізованому видобутку нафти / Н.Г. Шевченко, О.Л. Шудрик. // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Математичне моделювання в техніці та технологіях. – Харків: НТУ «ХПІ», 2014.