СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕБИТА СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ГЛУБИННЫМ НАСОСОМ Советский патент 1995 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для измерения дебита скважин, оборудованных погружными центробежными электронасосами.

Цель повышение точности определения дебита скважины, оборудованной центробежным насосом.

На чертеже даны характеристики насоса: зависимость энергетического коэффициента К, М= M=, мощности на валу N и давления на выкиде Р насоса от его производительности Q.

Способ осуществляют следующим образом.

Для определения дебита данным способом вводится в число паспортных характеристик насоса новая характеристика, которая отражает изменение значения потребной мощности N на создание единицы Р, энергетический коэффициент в зависимости от производительности насоса Q-К=f(Q).

K
На чертеже показана эта характеристика. Установлено, что значение характеристики К-Q для данного типа насоса независимо от величины подачи остается неизменной. Следовательно, если мы знаем характер изменения мощности при каком-то напоре, то мы можем судить и о дебите.

Для расчета дебита скважины поступают следующим образом.

При работе скважины на заданном режиме измеряют мощность на валу насоса N_н и рабочий ток I_н. Для этих целей вначале измеряют мощность, потребляемую электродвигателем привода насоса из сети Р_c, рассчитывают падение мощности в токоподводящем кабеле по формуле:
Δ Р_н=3I_н² ˙ R_оI 10^-3 кВт, (2) где I_н фазный ток в кабеле, А;
R_о активное сопротивление кабеля, Ом/км;
I длина кабеля, км.

По характеристике электродвигателя находят мощность холостого хода электродвигателя Р_хх в кВт. Тогда мощность на валу насоса будет равна:
N_н=Р_с- Δ Р_н-Р_хх (3)
По устьевому манометру определяют давление на устье Р_ун с помощью глубинного манометра, находящегося в погружной установке, измеряют давление на приеме насоса Р_пн, определяют давление жидкости в насосных трубах Р_жт экспериментальным путем или расчетным по формуле:
Р_жт=Н_н γ_нт (4) где Н_н высота столба жидкости, м;
γ_нт удельный вес жидкости в трубах, т/м³.

Из справочных данных берут потери давления в насосе Δ Р_пн и вычисляют давление, развиваемое насосом для поднятия жидкости до устья скважины, по формуле
Р_п=Р_жт-Р_пн+ Δ Р_пн (5)
Определяют К_н по формуле:
K_н (6)
По ранее построенной зависимости К-Q определяют дебит по найденному значению К_н.

Для примера определяют дебит скважины, работающей с установкой, характеристики которой даны на чертеже.

Данные установки:
Тип насоса 9ЭЦН6-250-1050. Длина кабеля 1,09 км, сечение кабеля 3х35, рабочий ток 72 А, R_о=0,5 Ом/км.

При работающей скважине измеряют мощность, потребляемую установкой из сети Р_с, которая равна Р_с=55 кВт. Рассчитывают падение мощности в токоподводящем кабеле
Δ Р_н=3 72² 0,5 1,09 ˙ 10^-3=8,4 кВт.

Из характеристики электродвигателя мощностью 56кВт находят, что мощность холостого хода равна Р_хх=10 кВт.

Тогда мощность равна:
N_н=Р_с- Δ Р_н Р_хх=55-8,4-10=36,6 кВт.

По манометру на устье находят, что устьевое давление равно Р_ун=15 кгс/см². С помощью глубинного стационарного манометра находят, что давление на приеме насоса равно Р_пн=40 кгс/см². Рассчитывают давление от веса столба жидкости в насосных трубах:
Р_жт=Н_н+ γ_нт=114 кгс/см².

Принимают величину потерь давления в насосе, равную Р_пн=1 кгс/см². Тогда давление, развиваемое насосом для поднятия жидкости до устья скважины, равно:
Р_п=Р_жт-Р_пн+ Δ Р_пн=114-40+1= 39 кгс/см²
Определяют коэффициент К_н:
K_н 0,406
По характеристике К-Q находят значение дебита при К_н=0,406. Из точки А проводят линию, параллельную оси производительности до пересечения с характеристикой К-Q. Получают точку В, из которой опускают перпендикуляр на ось производительности и получают точку С, соответствующую производительности Q=208 т/сут. Последующие измерения дебита на данной скважине могут быть упрощены, если принять, что параметры поднимаемой жидкости с определенной степенью точности остаются некоторое время постоянными, например, между подземными ремонтами скважины. В этом случае давление, развиваемое насосом для поднятия жидкости до устья скважины Р_п, остается постоянным. Тогда измерение дебита производится только на рабочем режиме. Для этого измеряют давление на устье скважины Р_ун, мощность, потребляемую электродвигателем из сети Р_с, и рабочий ток двигателя I_н и известное значение Р_п.

Определяют дебит скважины, характеристики которой даны на чертеже. Для этого на работающей с заданным режимом скважине измеряют Р_с=49,9 кВт; Р_ун=20 кгс/см²; I_н=65 А; Р_п=75 кгс/см². Вычисляют падение мощности в кабеле Р_хх=10 кВт.

Δ Рн=3,65² 0,5 1,09 ˙ 10^-10=6,9 кВт.

Вычисляют давление, развиваемое насосом на его выкиде.

Р_вн=Р_п+Р_ун=75+20=95 кгс/см²
Вычисляют мощность на валу насоса
N_н=Р_с-Р_хх- Δ Р_н=49,9-6,9-10=33 кВт
Вычисляют коэффициент К_н, соответствующий номинальному режиму работы установки,
K_н 0,347
По найденному коэффициенту К_н по характеристике К-Q находят значение дебита, проводя соответствующие линии по точкам Д-Е-Ж. В нашем случае дебит составил Q=162 т/сут.

При непрерывном измерении дебита строят характеристику М-Q, причем М равно корню квадратному из К_н. На чертеже показаны характеристики М-Q. Эти характеристики в рабочем диапазоне насоса являются с достаточной степенью точности линейными, что позволяет создать устройства для непрерывного измерения и суммирования дебита. Для этого по ранее описанной методике определяют дебит скважины. Подбором коэффициентов по двум точкам характеристики прибор настраивается на заданный дебит. Дальнейшие возможные измерения дебита будут пропорциональны линейной зависимости М-Q, что позволяет осуществлять непрерывное изменение и суммирование дебита.

Использование: область добычи нефти. Сущность изобретения: измеряют потребляемую мощность электродвигателем привода насоса, рабочий ток электродвигателя и давление на устье и приеме насоса при работе его на номинальном режиме. Строят график зависимости энергетического коэффициента от производительности насоса, по которому определяют дебит скважины. 1 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕБИТА СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ГЛУБИННЫМ НАСОСОМ, включающий измерение потребляемой мощности электродвигателем привода насоса и устьевого давления и определение производительности насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения дебита скважины, оборудованной центробежным насосом за счет определения его энергетического коэффициента, измеряют одновременно рабочий ток электродвигателя и давление на приеме насоса, при работе его на номинальном режиме, строят график зависимости энергетического коэффициента от производительности насоса, по которому определяют дебит скважины.