Кроме этого в штангах, которые двигаются приблизительно по синусоидальному закону, возникают инерционные силы.

Эти силы в верхней мертвой точке (в.м.т.) направлены вверх в сторону, противоположную направлению силы тяжести, и поэтому уменьшает силу тяжести штанг. В нижней мертвой точке (н.м.т.) инерционные силы направлены вниз и увеличивают силу тяжести штанг. Это приводит к дополнительному сжатию (в в.м.т.) и удлинению (в н.м.т.) штанг, и в результате чего полезный ход плунжера в цилиндре несколько увеличивается. Это учитывается коэффициентом выигрыша хода К. С учетом поправки, коэффициент потери хода запишется следующим образом:

 (15)

К и определятся с учетом статических и динамических нагрузок (ниже)

Влияние утечек

Утечки возникают через зазор между плунжером и цилиндром насоса, в клапанах.

Утечки в клапанах возникают, как правило, в изношенном насосе и отсутствует в нормально работающем. Они приводят к перетекающей жидкости под плунжер, при его ходе вверх. Поэтому количество жидкости, поступающей через всасывающий клапан насоса, будет меньше, так как часть цилиндра заполнена жидкостью за счет утечки.

Утечки учитываются коэффициентом

Подставляя в (7) значение коэффициента подачи согласно (9) и решение относительно получаем:

(16)

Если утечки q=0, то и фактическая подача равнялась бы

Поскольку q>0 и то , следовательно

(17)

где q- объем жидкости, протекающей через зазор между плунжером и цилиндром и другие не плотности ().

Утечки происходят под воздействием перепада давления над и под плунжером. Поскольку этот перепад существует при ходе плунжера вверх, то утечки происходят в течение половины времени работы насоса.

Для определения q предложено много методов и формул.

Если зазор между плунжером и цилиндром рассматривать, как прямоугольную щель длиной , где D - диаметр плунжера; шириной , равной половине разности диаметров цилиндра и плунжера и протяженностью l, равна длине плунжера, по закону Пуазейля при ламинарном течении вязкой ньютоновской жидкости ее расход через такую щель равен

(18)

где - вязкость жидкости - перепад давления.

В случае ШСН ,

где - давление нагнетания (давление над плунжером при ходе вверх);

- давление всасывания или давление при приеме насоса.

Умножение (18) на 86400 (число сек в сутках) получим

(19)

Учитывая, что утечки происходят при ходе плунжера вверх, то необходимо результаты уменьшить вдвое таким образом

 (20)

При малых подачах насоса утечки составлять существенную долю от фактической подачи. Именно по этой причине длина плунжера делается достаточно большой - 1 метр и более.

Влияние усадки жидкости

Через ШСН проходит некоторый объем нефти и воды при давлении и температуре на приеме насоса. Когда продукция попадает в товарный парк, она дегазируется и охлаждается. Это учитывается объемными коэффициентами нефти и воды .

Объемные коэффициенты - величины непостоянные, они изменяются от температуры, давления и количества растворенного газа.

В промысловых лабораториях или отраслевых институтах величины и определяются экспериментально и результаты представляются в виде графиков и таблиц.

Коэффициент , характеризующий потерю подачи ШСН в результате изменения объема продукции при переходе от условий приема и стандартным условиям, определяется как

(21)

где Q- дебиты нефти и воды при стандартных условиях в объемных единицах.

По определению объемная обводненность продукции

откуда

(22)

Подставим (22) в (21) получим

(23)

Осн.: 1. [352-362], 3. [590-603]

Контрольные вопросы:

1. Как определяется теоретическая подача ШСН?

2. Что такое коэффициент подачи ШСН?

3. Что относится к постоянным факторам, влияющие на коэффициент подачи?

4. Что относится к переменным факторам, влияющие на коэффициент подачи?

Лекция № 14. Принципы уравновешивания станка-качалки. Эксплуатация скважин штанговыми насосами в осложненных условиях

14.1 Принципы уравновешивания станка-качалки

Основная нагрузка на головку балансира при его ходе вверх равна весу столба жидкости и штанг (). При ходе головки балансира вниз нагрузка остановится равной только весу штанг, так как нагнетательный клапан открывается и нагрузка от столба жидкости передается на трубы. Это приводит к неравномерной работе электродвигателя.

За первую половину оборота кривошипа (ход вверх) двигатель совершает работу, равную .

За вторую половину оборота кривошипа (ход вниз) двигатель не только не совершает никакой работы, а наоборот, мог бы генерировать электроэнергию в сеть, так как под воздействием силы тяжести штанг через балансир систему трансмиссии двигатель вращался бы и отдавал сеть в энергию, равную эта энергия отрицательна и за полный оборот кривошипа совершается работа, равна сумме

Устранить неравномерность нагрузки электродвигателя можно соответствующим уравновешиванием станка-качалки.

Поскольку сила тяжести штанг действует на головку балансира при ходе вверх и при ходе вниз, то при равноплечем балансире на заднем плаче необходимо поместить противовес, по крайне мере равный весу штанг. В этом случае штанги будут уравновешенны и при ходе вверх двигатель будет совершать положительную работу , а при ходе вниз - нулевую работу.

Нагрузки на электродвигатель будут постоянны при условии постоянства крутящего момента на валу кривошипа за обе половины хода. Равенство работ при ходе вверх и при ходе вниз может быть обеспеченно лишь в этом случае, если за первую половину хода ( ход точки подвеса штанг вверх) В шатуне возникает растягивающая сила, а за вторую половину хода () ход точки подвеса штанг вниз) в шатуне возникает сжимающая сила ; Эти две силы по абсолютной величине должны быть равны. При соблюдении указанного условия электродвигателя будет наиболее равномерной.

Кинематическая схема станка-качалки имеет вид (рис.1)

Рисунок 1. Кинематическая схема станка-качалки

Составим уравнения работы всех действующих сил за ход вверх и ход вниз. Считается работа положительной, если направление силы совпадает с направлением движения. На заднем плече балансира на расстоянии с от поры балансира поместим груз G, величину которого необходимо определить.

При ходе штанг вверх сумма работ всех сил равна

(1)

где - нагрузка при ходе вверх ; - растягивающая сила в шатуне.

Сумма работ всех сил при ходе штанг вниз равна

(2)

где - нагрузка при ходе вниз; - сжимающая сила в шатуне.

Из (1) определим

(3)

из (2) находим

(4)

По условиям уравновешенности электродвигателя, растягивающие и сжимающие усилия в шатуне должны быть равны, т.е. , тогда имеем с учетом (3) (4)

(5)

Отсюда находим G с учетом, что

(6)

Из формулы (6) следует, что для равноплечого балансира (а=в), если груз G поместить в точку соединения шатуна с балансиром (с=в), то вес контргруза G должен равняться весу штанг плюс половина веса столба жидкости ().

Формула (6) поясняет принцип уравновешивания станка - качалки.

При выводе формулы (6) не учитывался вес деталей станка - качалки: шатуна, кривошипа, верхней траверсы, неуравновешенной части самого балансира и др.

Например, вес двух шатунов и поперечной траверсы действует так, же как контргруз.

Если их общий вес равен G то, очевидно, никакого дополнительного груза для уравновешивания не потребуется.

Необходимый для уравновешивания груз G можно сосредоточить не только в точке А - точка соединения траверсы с балансиром, но в точке В - точке соединения шатуна с кривошипом. Также уравновешивающий груз можно перемещать вдоль кривошипа с учетом соответствующего соотношения длин рычагов.

В случае размещения груза на продолжении кривошипа, на расстоянии от R оси вращения, то вес контргруза необходимо уменьшить в r\R раз, который будет равен

(7)

Таким образом, уравновешивание станка- качалки можно обеспечить размещение необходимого контргруза либо на заднем плече балансира, либо на кривошипе. Поэтому различают балансирное, кривошипное и комбинированное уравновешивание.

Балансирное - уравновешивание применяется у станка - качалки малой грузоподъемности;

Кривошипное - у станка - качалки большой грузоподъемности;

Комбинированное - у станка - качалки средней грузоподъемности.

Балансирные контргрузы выполняются в виде чугунных пластин, навешиваемых на заднее плечо балансира.

Кривошипные контргрузы выполняются в виде полуовальных чугунных отливок-пластин, укрепляемых на кривошипах.

Для уравновешивания станка-качалки используются номограммы, в паспортной характеристике станка-качалки.

Однако определение веса контргруза и места его установки на кривошипе или балансире расчетным путем, с помощью форм или номограмм, не всегда обеспечивает наилучшее уравновешивание станка-качалки.

Это объясняется тем, что теоретически невозможно учесть все нагрузки, возникающие в звеньях станка- качалки, а также степень изношенности узлов качалки, к.п.д. всей установки, которые в теоретических формулах не учитывается, но существенно влияют на уравновешивание станка- качалки.

Окончательное уравновешивание осуществляется с помощью контролирования тока, потребляемого электродвигателем, при ходе головки балансира вверх и вниз. Стрелка амперметра, включенного в питающую двигатель электролинию, должна давать одинаковые максимальные отключения при ходе вверх и вниз.

Осн.: 1. [389-392], 3. [603-605]

Контрольные вопросы:

1. Каким образом осуществляется уравновешивание станка-качалки?

2. Как производится окончательное уравновешивание станка-качалки?

Лекция № 15. Исследование скважин, оборудованных штанговыми насосными установками. Эксплуатация скважин погружными центробежными электронасосами

15.1 Эксплуатация скважин погружными центробежными электронасосами

Погружные центробежные электронасосы (ПЦЭН) - это многоступенчатые центробежные насосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем (ПЭД) специальной конструкции. Электродвигатель питается с поверхности электроэнергией, подводимой по кабелю от повышающего автотранспорта или трансформатора через станцию управления, в которой сосредоточена вся контрольно-измерительная аппаратура и автоматика.

ПЦЭН опускается в скважину под расчетный динамический уровень обычно на 150-300 м.

Жидкость подается по НКТ, к внешней стороне которых прикреплен специальными поясками электрокабель. В насосном агрегате между самим насосом и электродвигателем имеется промежуточное звено, называемое протектором или гидрозащитой.

Установка ПЦЭН (рис.1) включает масло заполненный электродвигатель ПЭД 1; звено гидрозащиты или протектор 2; приемную сетку насоса для забора жидкости 3; многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН 4; НКТ 5; блокированный трехжильный электрокабель 6; пояски для крепления кабеля к НКТ 7; устьевую арматуру 8; барабан для намотки кабеля при спускоподъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля 9; трансформатор или автотрансформатор 10; станцию управления с автоматикой 11 и компенсатор 12.

Рисунок 1. Общая схема оборудования скважины установкой погружного центробежного насоса.

Насос, протектор и электродвигатель являются отдельными узлами, соединяемые болтовыми шпильками. Концы валов имеют шлицевые соединения, которые стыкуются при сборке всей установки.

При необходимости подъема жидкости с больших глубин секции ПЦЭН соединяются друг с другом так, что общее число ступеней достигает 400.

Всасываемая насосом жидкость последовательно проходит, все степени и покидает насос с напором, равным внешнему гидравлическому сопротивлению.

Установки погружного центробежного электронасоса (УПЦЭН) отличаются малой металлоемкостью, широким диапазоном рабочих характеристик, как по напору, так и по расходу, достаточно высоким к.п.д., возможностью откачки больших количеств жидкости и большим межремонтным периодом.

Погружные центробежные электронасосы делятся на две основные группы: обычного и изностойного исполнения. Насосы изностойного исполнения предназначены для работы в скважинах, в продукции которых имеется небольшое количество, песка и других механических примесей (до 1 % то массе).

По поперечным размерам все насосы делятся на 3 условные группы: 5; 5А и 6, которые означают номинальный диаметр обсадной колонны в дюймах.

Группа 5 имеет наружный диаметр корпуса 92 мм;

Группа 5 А имеет наружный диаметр корпуса 103 мм;

Группа 6 имеет наружный диаметр корпуса 114 мм.

Частоты вращения вала насосов соответствует частоте переменного тока в электросети.

В шифре ПЦЭН заложены их основные номинальные параметры, такие как подача и напор при работе на оптимальном режиме.

Например, ЭЦН 5А-360-600 означает насос группы 5А с подачей 360м3/сут и напором 600 м.

Все типы насосов имеют паспортную рабочую характеристику в виде кривых зависимостей (напор, подача), (к.п.д., подача), (потребляемая мощность, подача). Паспортная характеристика снимается на пресной воде в заводских условиях, в цехе перед в скважину, а также после ремонта установки или после его перекомпоновки.

Применение установки погружного центробежного электронасоса (УПЦЭН) позволяет вводить нефтяные скважины в эксплуатацию как непосредственно после бурения, так и при переводе с фонтанного способа добычи нефти на механизированный.

Применение УПЦЭН позволяет эффективно разрабатывать месторождения, находящиеся на поздней стадии эксплуатации, когда форсированные режимы работы являются одним из решающих факторов, существенно влияющих на объемы добычи нефти.

При эксплуатации малодебитных скважин, особенно пескопроявляющих и наклонных, предусматривается применение электродиафрагменных насосов, позволяющих сократить расход электроэнергии и увеличить их межремонтный период.

Продукция добывающих скважин содержит нефть, соленую воду, свободный и растворенный газ, агрессивные компоненты. При откачке таких сред характеристики ПЦЭН изменяются в зависимости от вязкости, газосодержания и других физико-химических свойств смеси. Разработанные методики подбора ПЦЭН учитывают влияние этих факторов на характеристику насоса.

Для обеспечения работы ПЦЭН при высоких входных газосодержаниях (до 75 %) используют газосепараторы. Наиболее эффективны газосепараторы центробежного типов. В первом случае поток закручивается при выходе потока в тангенциальном направлении из направляющих аппаратов, а во втором - поток вращается в специальном устройстве, закрепленном на валу насоса.

При умеренном газосодержании (до 45-50 %) эффективно применение диспергаторов, в которых приходит дробление пузырьков газа в потоке жидкости. Смесь при этом приобретает мелкодисперсную структуру.

Для перекачки газожидкостной смеси с повышенным газосодержанием применяется “коническая” компоновка проточной части насоса - уменьшается оптимальный объем подачи ступеней в направлении потока в соответствии с уменьшением объема потока перекачиваемой среды вследствие сжатия и растворения газовой фазы.

Контрольные вопросы:

1. Как определяется газонасыщенность пластовой нефти с учетом температурной корреляции?

2. Как определяется относительная плотность растворенного в нефти газа в пластовых условиях?

3. Как определяется газонасыщенность пластовой воды с учетом температурной корреляции?

4. Как определяется объемный коэффициент пластовой воды?

5. Как определяется вязкость пластовой воды?

6. Как определяется поверхностное натяжение пластовой воды на границе с газом?

Планы практических (семинарских) занятий

Практическое занятие №1

Расчет физических свойств пластовых нефтей. Расчет физических свойств пластовых вод. Расчет физических свойств водонефтяных смесей

Задание: Рассчитать физические свойства нефти в процессе ее однократного разгазирования при р? рнас и Т? Тпл. Рассчитать физические свойства нефти в пластовых условиях. Определить массовую концентрацию растворенных в пластовой воде солей, газонасыщенность пластовой воды, объемный коэффициент пластовой воды при р? рнас и Т? Тпл, объемный коэффициент пластовой воды при р> рнас и Т= Тпл, плотность пластовой воды, вязкость пластовой воды, поверхностное натяжение пластовой воды.

Методические рекомендации.

Разобрать основные термодинамические параметры состояния вещества, уравнения состояния и их использовать для расчетов.

Доп.: 8. [12-30], 9. [19-40]

Контрольные вопросы:

7. Как определяется газонасыщенность пластовой нефти с учетом температурной корреляции?

8. Как определяется относительная плотность растворенного в нефти газа в пластовых условиях?

9. Как определяется газонасыщенность пластовой воды с учетом температурной корреляции?

10. Как определяется объемный коэффициент пластовой воды?

11. Как определяется вязкость пластовой воды?

12. Как определяется поверхностное натяжение пластовой воды на границе с газом?

Практическое занятие №2

Освоение скважин. Расчет потерь на трение. Обработка призабойной зоны кислотными растворами

Задание: Рассчитать потери на трение в трубе круглого сечения, расчет потерь на трение в кольцевом зазоре. Рассчитать потери на трение в кольцевом зазоре с наличием местных сопротивлений (муфт). Определить необходимое количество реагентов для обработки призабойной зоны соляной кислотой и составить план обработки. Порядок приготовления кислотного раствора. Обработка скважины.

Методические рекомендации.

При расчетах рассмотреть движения ньютоновских и неньютоновских вязкопластических жидкостей при ламинарном (структурном) и турбулентном режимах.

Доп.: 8. [75-92], 9. [76-94], 9. [210-215]

Контрольные вопросы:

1. Как определяются потери на трение в трубе круглого сечения?

2. Как определяются потери на трение в кольцевом зазоре?

3. Как определяются потери на трение в кольцевом зазоре с наличием местных сопротивлений (муфт)?

4. Что такое стабилизатор и как определяется его объем?

5. Что такое ингибитор и как определяется его объем?

6. Что такое интенсификатор и как определяется его объем?

Практические занятия №3

Расчет и подбор основного оборудования для эксплуатации скважин штанговыми скважинными насосами и установления режимных параметров насоса. Задание: подобрать при заданном дебите скважин Q т/сутки, удельном весе6 нефти, глубину спуска насоса ?, коэффициент подачи насосной установки з, динамическом уровне:

· Станок качалку, тип насоса, диаметр НКТ,

· Диаметр насосных штанг и колонну штанг

· Подобрать оптимальный режим работы скважин, подобрав параметры насосной установки (длину хода и число качаний)

Методические рекомендации:

При проектирование ШСНУ наиболее быстрым способом является графический метод подбора оборудования при помощи диаграмм А.Н.Адонина и подбор конструкции штанг по специальным таблицам, однако, необходимо уточнить ее конструкцию рассчитав ее на максимальную нагрузку.

Доп.(41-65)(185-190)

Контрольные вопросы:

1. Что необходимо знать, чтобы подобрать конструкцию колонны штанг по таблице?

2. Какие существуют стандартные номинальные разрезы штанг по диаметру и длине?

3. Материалы изготовления штанг?

Практические занятия №4

Расчет и подбор центробежного погружного электронасоса и определение основных показателей его работы.

Задание: Пользуясь расчетным методом, подобрать оборудование для эксплуатации скважины центробежным погружным электронасосом и определить удельный расход электроэнергии при работе насоса:

· Выбрать диаметр расчетных труб;

· Рассчитать необходимый напор для работы погружного насоса;

· Выбрать насос

· Выбрать катель

· Выбрать двигатель

· Выбрать автотрансформатор

· Определить удельный расход электроэнергии, приходящийся на 1 т жидкости

Методические рекомендации:

Для подбора основного оборудования скважин электроцентробежным погружным насосом можно использовать два метода расчетный и графический с использованием номограмм. Номограммы составляют без учета влияния газа.

Доп.; (стр65-76)(192-197)

Контрольные вопросы:

1. Как подбирается необходимый диаметр НКТ?

2. Как рассчитывается необходимый напор?

3. Как подобрать необходимый кабель?

Практические занятия №5

Расчет подержания пластового давления нефтяной залежи

Задание: Рассчитать необходимое число нагнетательных скважин, расхода воды, давления нагнетания. Определить необходимое количество воды и газа для ППД.

Методические рекомендации:

При известной длине контура питания ?, задаваясь различными значениями R- расстояния между скважинами находят соответствующее значение нагнетательных скважин. Для оценки приемистости нагнетательных скважин можно воспользоваться формулой Дюпюи.

Доп.: (стр109-116)

Контрольные вопросы:

1. Для чего необходимо поддерживать пластовое давление нефтяной залежи?

2. Какие способы поддержания пластового давления применяются на промыслах?

3. Как рассчитывается давления нагнетаемое на устье скважин?

4. Как рассчитать потребное количество закачиваемой жидкости при законтурном заводнение.

Практические занятия №6

Расчет основных показателей для проектирования ГРП

Задание:

Рассчитать для эксплуатационной скважины глубиной H, диаметром эксил, колонн D, hэф эффективной мощностью, с заданным интервалом перфорации, Pпластовое, Pзабойное и другими заданными параметрами и другими заданными параметрами: давление разрыва, расход рабочих жидкостей, расход расклеивающего материала, радиус трещины, проницаемость трещины, призабойной зоны и всей дренажной системы, дебит скважин после ГРП, необходимое число агрегатов, ожидаемую эффективность ГРП

Методические рекомендации:

Разобрать последовательность технологических операций ГРП. Требования предъявляемые к рабочей жидкости

Доп.: (197-203)(116-120)

Контрольные вопросы:

1. В каких пластах возможно применение ГРП?

2. Что дает применение ГРП?

3. Опешите весь технологический процесс ГРП?

Практические занятия №7

Определение расчетных показателей солянокилотной обработки

Задание:

Рассчитать потребное количество соляной кислоты необходимое для приготовления солянокислотного раствора, потребное количество ингибитора. Стабилизатора, интесификатора. Уточнить количество воды с учетом всех добавляемых реагентов.

Методические рекомендации:

Разобрать все основные химические реакции происходящие при взаимодействии раствора HCl при воздействии на пласт, сложенная карбонатными породами: известняком(CaCO3) и доломитами (CaMgCO3)

Доп.: (120-123)

Контрольные вопросы:

1. С какой целью применяют СКО призабойной зоны пласта?

2. Какие реагенты добавляют в солянокислотный раствор?

3. Что такое стабилизатор и как определяется его объем?

4. Что такое интенсификатор и как определяется его объем?

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)

№	Задания	Форма проведе-ния	Методические рекомендации	Рекомендуемая литература
1	Рассчитать физические свойства нефти в пластовых условиях.	решение задач	Разобрать основные термодинамические параметры состояния вещества, уравнения состояния и их использовать для расчетов.	8.[12-20], 9.[19-34]
2	Определить массовую концентрацию растворенных в пластовой воде солей, газонасыщенность пластовой воды, объемный коэффициент пластовой воды	решение задач	Разобрать основные термодинамические параметры состояния вещества, уравнения состояния и их использовать для расчетов.	8.[20-30], 9.[30-40]
3	Рассчитать потери на трение в трубе круглого сечения, расчет потерь на трение в кольцевом зазоре. Рассчитать потери на трение в кольцевом зазоре с наличием местных сопротивлений (муфт).	решение задач	При расчетах рассмотреть движения ньютоновских и неньютоновских вязкопластических жидкостей при ламинарном (структурном) и турбулентном режимах.	8.[75-86], 9.[76-94]
4	Определить необходимое количество реагентов для обработки призабойной зоны соляной кислотой и составить план обработки.	решение задач	Разобрать основные термодинамические параметры состояния вещества, уравнения состояния и их использовать для расчетов.	8.[88-92], 9. [210-215]
5	Определить коэффициент продуктивности и доли депрессии, приблизительно оценить гидропроводность и проницаемость в призабойной зоне. Оценить влияние несовершенства скважины на проницаемость.	решение задач	При обработке данных исследования методом установившихся отборов строится индикаторная линия. Взяв на индикаторной прямой две точки, определяют коэффициент продуктивности скважины. Дальнейший расчет ведется по формуле Дюпюи.	8.[30-47], 9. [94-97]
6	Рассчитать гидродинамические параметры газожидкостного потока	решение задач	Гидравлический расчет движения газожидкостной смеси в скважине сводится к решению системы уравнений, описывающих это движение.	8.[96-129]
7	Определить диаметр фонтанного подъемника с учетом условий в начале и конце фонтанирования для скважины.	решение задач	Для фонтанирования скважины необходимо, чтобы эффективный газовый фактор был больше или равен удельному расходу газа при работе подъемника на оптимальном режиме.	8.[144-154], 9. [127-132]
8	Рассчитать пусковые давления для различных систем подъемников. Определить глубины установки пусковых клапанов, их технологические параметры (расход газа, диаметр отверстия) и типоразмеры, параметры тарировки.	решение задач	При расчете пускового давления рассмотреть случаи поглощения, частичного поглощения и отсутствия поглощения жидкости пластом.	8.[164-181], 9. [134-139]
9	Определить глубину спуска скважинного штангового насоса, диаметра плунжера и тип скважинного штангового насоса, конструкцию колонны насосно-компрессорных труб.	решение задач	При проектировании эксплуатации скважины штанговым насосом выбирают типоразмеры станка-качалки и электродвигателя, тип и диаметр скважинного насоса, конструкцию колонны подъемных труб и рассчитывают следующие параметры: глубину спуска насоса, режим откачки, т.е. длину хода и число качаний, конструкцию штанговой колонны.	8.[183-190], 9. [147-153]
10	Определить относительную скорость движения газа на участке приема насоса, трубный газовый фактор, расход свободного газа и газожидкостной смеси. Рассчитать давление на выходе из насоса.	решение задач	При пользовании формулами для определения трубного газового фактора и давления насыщения, соответствующего трубному газовому фактору, вместо давления насыщения при температуре на приеме насоса использовать соответствующее его значение при пластовой температуре.	8.[189-194], 9. [156-165]
11	Определить коэффициент наполнения глубинных насосов с учетом вредного влияния газа.	решение задач	Полная расчетная схема процессов, протекающих в цилиндре скважинного насоса, включает шесть предельных случаев изменения характеристик газожидкостной смеси в цилиндре при работе насоса.	8.[194-198], 9. [165-167]
12	Выбрать марки материала штанг, определить необходимое число ступеней, диаметры и длины штанг каждой ступени.	решение задач	Подбор конструкции штанговой колонны по специальным таблицам.	8.[199-202], 9. [169-174]
13	Определить статические и динамические нагрузки. Определить силы сопротивления.	решение задач	Для практических расчетов использовать упрощенные формулы для определения максимальной и минимальной нагрузок.	8.[202-212], 9. [174-177]
14	Определить приведенное напряжение в точке подвеса штанг.	решение задач	В качестве единой характеристики цикла изменения напряжения использовать условную величину-приведенное напряжение цикла.	8.[212-213], 9. [178-179]
15	Рассчитать оптимальный, допускаемый и предельный давления на приеме ЦЭН.	решение задач	В зависимости от количества свободного газа фактические характеристики ПЦЭН изменяются, а при определенном газосодержании насос прекращает подавать жидкость (срыв подачи).	8.[224-228], 9. [182-184]

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)

№	Задания	Методические рекомендации	Рекомендуемая литература
1	Гидравлический разрыв пласта в добывающей скважине.	Рассмотреть многократный разрыв и многоэтапный разрыв пластов кислотой без ввода песка.	1.[154-174], 3.[222-242], 8.[92-95], 9. [215-219]
2	Солянокислотная обработка забоя добывающей скважины	Определить расчетные показатели солянокилотной обработки забоя скважины	1.[138-154], 3.[242-258], 8.[88-92], 9. [210-215]
3	Тепловая обработка призабойной зоны скважин	Рассчитать распределение температуры по стволу скважины. Рассчитать потери тепла по стволу скважины при паротепловой обработке.	1.[138-154], 3.[242-258], 9. [220-222]
4	Вскрытие пласта и освоение скважин. Гидропескоструйная перфорация.	Для проведения гидропескоструйной перфорации в скважине необходимо определить расход рабочей жидкости, общее количество жидкости, песка и насосных агрегатов, гидравлические потери напора.	1.[105-113], 3.[46-61], 8.[88-92], 9. [210-215
5	Освоение скважины компрессорным методом.	В тех случаях, когда давление газа в пусковой линии ниже требуемого, применяют пусковые клапаны. Рассчитать места установки пусковых клапанов.	1.[125-133], 3.[86-90], 8.[88-92], 9. [86-89
6	Освоение скважины методом замены жидкости	Определить потери на трение в трубах и в кольцевых зазорах при движении ньютоновских и неньютоновских вязкопластических жидкостей при ламинарном и турбулентном режимах.	1.[119-125], 3.[73-86], 8.[81-85], 9. [77-86], 11.[1-16]
7	Гидродинамические исследования скважин и пластов, способы обработки их результатов	Рассмотреть исследование скважин при установившихся и неустановившихся режимах.	1.[190-203], 3.[96-136], 8.[30-75], 9. [94-107]
8	Расчет фонтанного подъемника по конечным и начальным условиям фонтанирования	Рассмотреть условие совместной работы пласта и фонтанного подъемника	1.[269-279], 3.[504-512], 8.[144-158], 9. [124-133]
9	Определение коэффициента наполнения штангового скважинного насоса	Изучить факторы снижающие подачу насоса	1.[352-362], 3.[590-603], 8.[194-198], 9. [165-167]
10	Определение глубины погружения штангового скважинного насоса под динамический уровень	Изучить раздел проектирование штанговой насосной установки	1.[406-412]
11	Определение утечек жидкости в зазоре между плунжером и цилиндром насоса и в насосных трубах	Изучить условия, влияющие на работу штанговой установки	1.[354-362], 3.[593-602], 8.[193-194]
12	Определение длины хода и диаметра плунжера, обеспечивающих максимальную производительность насоса	Использовать статические и динамические теории (формулы И.А.Чарного и Л.С.Лейбензона)	1.[362-373], 3.[593-596], 8.[200-202]
13	Расчет и подбор газовых и газопесочных якорей	Изучить эксплуатацию скважин штанговыми насосами в осложненных условиях	1.[401-406], 3.[660-666]
14	Расчет уравновешивания станков-качалок	Изучить теоретические принципы уравновешивания станка-качалки	1.[389-392], 3.[603-605]
15	Определение расчетной подачи погружного центробежного электронасоса	Разобрать эксплуатацию скважин погружными центробежными электронасосами	1.[418-452], 3.[669-719]

Тестовые задания для самоконтроля

1. Что такое статическое давление

А) давление на устье в работающей скважине;

В) давление в выкидной линии;

С) давление на забое скважины, устанавливающееся во время отбора флюидов в скважину;

D) давление в зоне отбора;

Е) давление на забое скважины, устанавливающееся после длительной ее остановки.

2. Что такое динамический уровень

А) уровень столба жидкости, установившейся в скважине после ее остановки при условии, что на него не действует атмосферное давление;

В) уровень столба жидкости, установившейся в скважине после ее остановки при условии, что на него действует атмосферное давление;

С) уровень столба жидкости, установившейся в работающей скважине при условии, что на него действует атмосферное давление;

D) уровень столба жидкости, установившейся в работающей скважине при условии, что на него не действует атмосферное давление;

Е) уровень столба жидкости, установившейся в скважине после ее остановки;

3. При закачке пара в пласт образуются

А) две зоны;

В) три зоны;

С) четыре зоны;

D) пять зон;

Е) шесть зон.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Какой фильтр представлен

А) гравийный;

В) продольный;

С) кольцевой;

D) металлокерамический;

Е) щелевой.

5. Коэффициент гидродинамического совершенства

А)

В)

С)

D)

E)

6. Давление на башмаке при освоении скважины заменой жидкости

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

А) Рб = Рн - 2gx - 1 g (L-x) + Рx + РL-x

B) Рб = Рн - x - L-x

С) Рб = Рн + x + L - x

D) Рб = Р1 - 1 g (L-x) + 2gx

Е) Рб = Рн + 2gx + 1 g (L-x) - Рx - РL

7. При какой конструкции скважин обеспечивается надежная изоляция пластов, избирательное вскрытие интервалов и хорошее гидродинамическое совершенство.

забой с щелевым фильтром;

забой с кольцевым фильтром;

забой с гравильным фильтром;

забой с перфорированными трубами;

забой с металлокерамическим фильтром.

8. При осуществлении гидроразрыва пласта момент разрыва породы отмечается как резкое

уменьшение Q или увеличение Р;

уменьшение Т или увеличение Р;

уменьшение Q или увеличение Т;

уменьшение Р или увеличение Q;

уменьшение Т или увеличение Q.

9. Для образования вертикальных трещин в породе необходимо

А) увеличить расход жидкости разрыва;

B) уменьшить расход жидкости разрыва;

C) увеличить динамическую вязкость жидкости разрыва;

D) уменьшить динамическую вязкость жидкости разрыва;

E) увеличить объем жидкости разрыва.

10. Для чего используются стабилизаторы

А) для удерживания в растворенном состоянии продуктов реакции кислоты с породой;

В) для снижения поверхностно-активных веществ на границе нефть-нейтрализованная кислота;

С) для снижения коррозионного воздействия кислоты на оборудование;

D) для снижения вязкости продуктов нейтрализации;

Е) для сжигания пороха в постоянном режиме.

11. Основными видами обработки соляной кислотой скважин, вскрывших карбонатные коллекторы являются

А) кислотные ванны, простые кислотные обработки, кислотные обработки под давлением, поинтервальные кислотные обработки;

В) кислотные ванны, кислотные обработки под давлением, термокислотные обработки, поинтервальные кислотные обработки;

С) кислотные ванны, простые кислотные обработки, термокислотные обработки, поинтервальные кислотные обработки;

D) кислотные ванны, простые кислотные обработки, кислотные обработки под давлением, термокислотные обработки, поинтервальные кислотные обработки;

Е) простые кислотные обработки, кислотные обработки под давлением, термокислотные обработки, поинтервальные кислотные обработки;

12. Глинокислотой является

А) раствор соляной кислоты;

В) кремнефтористоводородная кислота;

С) смесь соляной кислоты и плавиковой;

D) кремниевая кислота;

Е) раствор плавиковой кислоты;

13. Истинное газосодержание

А)

В)

С)

D)

Е)

14. Расчет КРД по подъемным трубам

Р3=Рст.ж+Ртр+Ру

Рср=Ру+

Р3=Ру+

Ру=Рс+

Р3=Рст.ж+Ртр+Рнас

15. За полуидеальный лифт принимается

А) Cr Cж hтр= 0;

В) Cr Cж hтр 0;

С) Cr=Cж hтр 0;

D) Cr=Cж hтр= 0;

Е) Cr Cж hтр 0.

16. Определите к.п.д. газожидкостного подъемника

Е)

17. Уравнение подачи газожидкостного подъемника для оптимального режима

А) qопт=55d3(( Рб- Ру)/gL)1,5

В) qопт=55d3( (Рб- Ру)/gL)1,5(1-( Рб- Ру)/gL)

С) qопт=55d2,5 (( Рб- Ру)/gL)

D) qопт=55d2,5(( Рб- Ру)/gL) (1-( Рб- Ру)/gL)

Е) qопт=55d2,5 (( Рб- Ру)/gL)1,5

18.Совместная работа пласта и подъемника при режиме максимальной подачи

А) К

В) К

С) К

D) К

Е) К

19. Пусковое давление. Обобщенная формула.

А)

В)

С)

D)

Е)

20. Методы снижения пусковых давлений

А) последовательный допуск труб, переключение работы подъемника с кольцевой системы на центральную, задавка жидкости в пласт, применение пусковых отверстий;

В) применение специальных пусковых компрессоров, последовательный допуск труб, задавка жидкости в пласт, применение пусковых отверстий;

С) применение специальных пусковых компрессоров, переключение работы подъемника с кольцевой системы на центральную, задавка жидкости в пласт, применение пусковых отверстий;

D) применение специальных пусковых компрессоров, последовательный допуск труб, переключение работы подъемника с кольцевой системы на центральную, применение пусковых отверстий;

E) применение специальных пусковых компрессоров, последовательный допуск труб, переключение работы подъемника с кольцевой системы на центральную, задавка жидкости в пласт, применение пусковых отверстий;

21. Газлифтные клапаны по конструктивному исполнению разделяются на

А) пружинные, сильфонные, комбинированные;

В) пружинные, комбинированные;

С) пружинные;

D) сильфонные, комбинированные;

E) сильфонные;

22. С какой целью проводят динамометрирование

А) для контроля работы станка-качалки;

В) для контроля работы глубинного насоса;

С) для снятия термобарических параметров в скважине;

Д) для определения давления насыщения;

Е) для определения уровня жидкости.

23. Максимальные нагрузки в точке подвеса штанг

А) Рmax = Pш - Рi - Ртр

В) Рmax = Pш + Рi + Ртр

С) Рmax = Pш + Рж - Ртр+Рi

D) Рmax = Pш + Рж + Ртр + Рск

Е) Рmax=Pш + Рж + Ртр + Рi

24. Применение якоря в работе штангового насоса:

для закрепления СК от вибрации;

для усиления тормоза;

для закрепления насоса от вибрации;

для защиты насоса от газо или пескопроявления;

для ограничения хода плунжера.

25. Как точно определяют пробег плунжера

по ходу сальникового штока;

по теоретической динамограмме;

по амплитуде движения головки балансира;

с помощью амперклещей;

по радиусу вращения точки сочленения шатуна с кривошипом.

26. Коэффициент запаса прочности насосно-компрессорных труб принимают равным 1,3-1,5 по нагрузке, соответствующей

А) напряжению пропорциональности;.

В) напряжению упругости;

С) напряжению текучести;

D) напряжению временного сопротивления;

E) напряжению разрыва.

27. Коэффициент наполнения глубинного насоса

А) отношение фактически поступающего под плунжер объема жидкости к геометрическому объему, описываемому плунжером при его ходе вверх;

В) отношение фактически поступающего под плунжер объема жидкости к геометрическому объему, описываемому плунжером при его ходе вверх и вниз;

С) отношение фактически поступающего под плунжер объема жидкости к геометрическому объему, описываемому плунжером при его ходе вниз;

D) отношение объема жидкости к геометрическому объему;

E) отношение фактического объема жидкости к геометрическому объему, описываемому плунжером при его ходе вверх и вниз.

28. Деформация штанг под действием веса жидкости по закону Гука (qж - сила тяжести 1 м жидкости, fшт - площадь сечения штанг, L-длина колонны штанг, Е-модуль Юнга)

А) ;

В) ;

С) ;

D) ;

Е) .

29. Полезный ход плунжера c учетом влияния колебательных процессов и сил инерции по формуле академика Л.С.Лейбензона (S-длина хода сальникового штока, л - потеря хода от удлинений насосных штанг и труб под действием веса жидкости, ц=щ·L/C - угол сдвига фаз в движении плунжера и сальникового штока, щ=рn/30, n-число ходов в минуту, L-длина колонны штанг, С-скорость звука в материале штанг)

А) Sпл=S + л;

В) Sпл=S - л;

С) ;

D) Sпл=S /cosц - л ;

Е) Sпл=S /cosц + л .

30. Глубина подвески ПЭЦН

L = Hд + Hп+ +hтр + Hг

L = Hд + Hп+ +hтр - Hг

L = Hд + Hп +hтр -Hг

L = Hд + hтр - Hг

L = Hд + 50

Паспорт ответов к тестовым заданиям

Номер вопроса	Правильный ответ	Номер вопроса	Правильный ответ	Номер вопроса	Правильный ответ
1	A	11	D	21	A
2	C	12	C	22	B
3	B	13	A	23	E
4	C	14	C	24	D
5	C	15	C	25	B
6	E	16	B	26	C
7	D	17	B	27	A
8	D	18	D	28	D
9	C	19	C	29	D
10	A	20	E	30	В

Экзаменационные вопросы по курсу

1. Источники пластовой энергии.

2. Что такое статическое давление?

3. Что такое динамическое давление?

4. Что такое статический уровень?

5. Что такое динамический уровень?

6. Что такое начальное пластовое давление?

7. Что такое пластовое давление в зоне нагнетания?

8. Что такое пластовое давление в зоне отбора?

9. Что называется зумпфом?

10. Как определяется глубина динамического уровня от устья?

11. Что подразумевают под первичным вскрытием?

12. Что подразумевают под вторичным вскрытием?

13. Что такое кольматация?

14. Что такое дилатансия?

15. Критическая плотность горной породы?

16. Методы воздействия на залежь нефти.

17. Принципиальная схема водоснабжения систем ППД.

18. Когда применяются сифонные водозаборы?

19. Что показывает коэффициент текущей компенсации т1?

20. Глубина ограничения нагнетания теплоносителя в пласт?

21. Какую воду наиболее предпочтительнее закачивать в пласт?

22. Коэффициент текущей компенсации.

23. Что такое коагуляция воды?

24. Что такое фильтрация воды?

25. Что такое обезвоживание?

26. Что такое умягчение?

27. Что такое хлорирование?

28. Что такое стабилизация?

29. ППД закачкой газа.

30. Тепловые методы воздействия на залежь.

31. Сколько зон образуются при закачке пара в пласт?

32. Сколько зон образуются при закачке горячей воды в пласт?

33. Сколько зон образуются при внутрипластовом горении?

34. В каких породах возможно применение открытого забоя скважин?

35. Виды несовершенств скважин.

36. Дебит несовершенной скважины.

37. Что подразумевают под освоением нефтяных скважин?

38. Методы освоения скважин.

39. Какой метод освоения не применяют в скважинах вскрывших рыхлые породы?

40. Что обозначает =b/h?

41. Щелевой фильтр представляет собой.

42. Перфорация скважин.

43. Какой способ перфорации обеспечивает вскрываемый интервал пласта - 30 м?

44. Какой способ перфорации обеспечивает вскрываемый интервал пласта - 2,5 м?

45. Какой способ перфорации обеспечивает вскрываемый интервал пласта - 1 м?

46. Коэффициент гидродинамического совершенства.

47. Методы освоения скважин истощенных месторождений, залегающих на небольших глубинах.

48. Коэффициент поглощения.

49. Конструкции забоев скважин.

50. При какой конструкции скважин обеспечивается надежная изоляция пластов, избирательное вскрытие интервалов и хорошее гидродинамическое совершенство?

51. Коэффициент гидродинамического совершенства принимается равным единице у какой скважины?

52. Какая конструкция забоя скважины применяется для продуктивного пласта сложенного плотными, устойчивыми породами?

53. Какая конструкция забоя скважины применяется для сравнительно однородного продуктивного пласта, не переслаивающегося глинами?

54. Какая конструкция забоя скважины применяется для продуктивного пласта без газоносных и водоносных прослоев?

55. Какая конструкция забоя скважины применяется для продуктивного пласта обеспечивающая надежную изоляцию различных пропластков, не вскрытых перфорацией?

56. Методы воздействия на призабойную зону скважин.

57. Обработка призабойной зоны скважины при отложениях в поровых каналах парафинов и асфальто-смолистых веществ.

58. Обработка призабойной зоны скважины, сложенные карбонатами, песчаниками, алевролитами и др.

59. Воздействие на призабойную зону скважины сложенной твердой породой.

60. Как отмечается момент разрыва породы при осуществлении гидроразрыва пласта?

61. Что необходимо для образования вертикальных трещин в породе?

62. Тепловые методы воздействия на забой скважины.

63. Для чего используются стабилизаторы?

64. Исследования скважин.

65. Исследование скважин при установившихся и неустановившихся режимах работы скважин.

66. Основы теории движения газожидкостных смесей в скважине.

67. Характеристические кривые работы газожидкостного подъемника.

68. Истинное газосодержание.

69. Расходное газосодержание.

70. Относительная скорость газа.

Глоссарий

1. Статическое давление - это давление на забое скважины, устанавливающееся после достаточно длительной ее остановки. Статический уровень - уровень столба жидкости, устанавливающийся в скважине после ее остановки при условии, что на него действует атмосферное давление.

2. Динамическое давление - это давление на забое скважины, которое устанавливается во время отбора жидкости или газа из скважины или во время закачки жидкости или газа в скважину.

3. Динамический уровень жидкости - уровень жидкости, который устанавливается в работающей скважине при условии, что на него действует атмосферное давление.

4. Среднее пластовое давление - это средневзвешенное статическое давление.

5. Пластовое давление в зоне нагнетания - это средневзвешенное пластовое давление в зонах расположения нагнетательных скважин.

6. Пластовое давление в зоне отбора - это средневзвешенное пластовое давление в районе добывающих скважин.

7. Начальное пластовое давление - среднее пластовое давление, определенное по группе разведочных скважин в самом начале разработки.

8. Текущее пластовое давление - это среднее пластовое давление в различные моменты времени.

9. Приведенное давление - это пересчитанные забойные давления относительно условной горизонтальной плоскости, абсолютная отметка которой известна.

10. Скважина - цилиндрическая горная выработка пространственной ориентации, диаметр которой существенно меньше ее длины, предназначенная для сообщения продуктивного горизонта с земной поверхностью.

11. Конструкция скважины - это совокупность обсадных труб и дополнительных забойных устройств, спускаемых в пробуренный ствол и закрепляемых в нем, изменяющаяся в зависимости от назначения скважины и отличающаяся как по размерам, так и по материалам для их изготовления.

12. Первичное вскрытие - процесс разбуривания продуктивного горизонта долотом.

13. Вторичное вскрытие - процесс связи внутренней полости скважины с продуктивным горизонтом (перфорация скважины).

14. Кольматация - процесс загрязнения призабойной зоны скважины механическими частицами.

15. Декольматация - процесс очистки фильтрационных каналов механическими частицами.

16. Дилатансия - изменение объема горной породы.

17. Критическая плотность горной породы - это плотность, при которой дилатансия равна нулю при любом конечном сдвиге породы.

18. Гидродинамически совершенная скважина - это скважина, полностью вскрывшая продуктивный пласт и в которой отсутствуют любые элементы крепи.

19. Скважина несовершенная по степени вскрытия - это скважина, вскрывшая продуктивный горизонт не на всю толщину.

20. Скважина несовершенная по характеру вскрытия - это скважина, вскрывшая продуктивный пласт на всю толщину, обсажена и проперфорирована.

21. Коэффициент гидродинамического совершенства скважины - отношение дебита несовершенной скважины к дебиту совершенной скважины.

22. Приведенный радиус скважины - это радиус фиктивной совершенной скважины, дебит которой равен дебиту реальной несовершенной скважины.

23. Забой - это часть скважины, вскрывшая продуктивный пласт.

24. Вызов притока - технологический процесс снижения противодавления на забое простаивающей скважины, ликвидация репрессии на пласт и создание депрессии, под действием которой начинается течение флюида из пласта в скважину.

25. Освоение скважины - комплекс технологических операций и организационных мероприятий, направленных на перевод простаивающей по той или иной причине скважины в разряд действующих.

26. Цель вызова притока и освоения - снижение противодавления на забое скважины, заполненной специальной жидкостью глушения, и искусственное восстановление или улучшение фильтрационных характеристик призабойной зоны для получения соответствующего дебита или приемистости.

27. Газовое число - отношение объема свободного газа к объему жидкости в выделенном геометрическом объеме, при данных термобарических условиях.

28. Газосодержание (газонасыщенность) объемное - отношение объема газа к общему объему смеси в выделенном геометрическом объеме при данных термобарических условиях.

29. Газосодержание расходное массовое - отношение расхода массы газа к расходу массы смеси при данных термобарических условиях.

30. Газосодержание истинное - отношение площади поперечного сечения трубы, занятой свободным газом, к общей площади поперечного сечения трубы.

31. Дисперсность газа в жидкости - степень дробления газовой фазы, характеризующаяся размерами пузырьков газа, распределенных в объеме жидкости.

32. Минералы -- природные вещества, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, возникшие в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре.

33. Горные породы -- минеральные агрегаты более или менее постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

34. Изверженные породы, имеющие в основном кристаллическое строение, образовались в результате застывания на поверхности земли или в недрах земной коры силикатного расплава, называемого магмой.

35. Осадочные горные породы образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и на поверхности материков.

36. Метаморфические горные породы образовались из осадочных и извержанных пород при погружении последних на некоторую глубину в толщу земной коры.

37. Подошва это поверхность, ограничивающая пласт снизу.