Расчет массы плунжера для лифтовой колонны скважины №623

Уренгойское газовое месторождение
Буровая вышка на
Ямбургском месторождении
Дебиты скважин Медвежьего месторождения
Составляющие плунжера
Принцип действия плунжерного лифта
Циклограмма работы плунжерного лифта
Анимация работы плунжерного лифта
Гидравлическая модель
mg – вес плунжера,
ρVg – Архимедова сила,
W – средняя скорость
потока газа под плунжером,
Wзаз – средняя скорость
потока газа в зазорах между
плунжером и стенками
лифтовой колонны,
ν - скорость плунжера
Формула Дарси-Вейсбаха
ΔP – потери давления,
ξ – гидравлическое
сопротивление (или
коэффициент потерь Дарси),
ρ – плотность среды,
V – средняя скорость течения
жидкости
Уравнение движения
плунжера
m – масса плунжера,
V – его объем,
ρ - плотность среды, омывающей
движущийся элемент, в рабочих
условиях
ξ – гидравлическое сопротивление
плунжера,
f – площадь его поперечного сечения
Условие неразрывности
S - площадь проходного
сечения труб лифтовой
колонны,
F= S – f - площадь
проходного сечения канала
(зазора в наиболее узкой
части), по которому
протекает среда во время
подъема или зависания
плунжера
Масса плунжера
Уравнение реального газа
Тс = 293,16 К, Рс = 0,1013 МПа –
температура и давление при стандартных условиях,
Т, Р – температура и давление в рабочих условиях,
z = z(T,P) – коэффициент сверхсжимаемости в рабочих
условиях при T и P
w=V–ν
w – скорость среды,
омывающей движущейся в ней
плунжер,
V - скорость потока газа по
трубе, ν – скорость плунжера
- дебит газа по лифтовой
колонне в стандартных условиях
Окончательная формула
для массы плунжера
d – диаметр плунжера,
D – диаметр проходного сечения труб лифтовой колонны,
ξ – гидравлическое сопротивление,
- плотность газа при стандартных условиях,
B - комплексный коэффициент, учитывающий
соотношение температуры, давление и коэффициент
сверхсжимаемости газа в рабочих условиях,
g – напряженность гравитационного поля Земли,
- дебит газа по лифтовой колонне в стандартных
условиях,
ν – скорость плунжера
Результаты расчета массы плунжера
Q, м^3/сек
P, МПа
ν, м/сек
B
m, кг
2,367
1,76
6
0,245
5,5612
2,2202
1,738
5
0,2474
5,7896
1,985
1,68
3,75
0,2517
5,1247
1,787
1,6
3,16
0,2579
5,3587
1,598
1,548
3
0,2622
5,7452
1,416
1,497
2,31
0,2666
5,5214
1,244
1,456
2
0,2703
5,6421
0,9094
1,388
0,73
0,277
5,4278
d = 146,8 мм, D = 153 мм, ξ = 0,012, T = 293 K, ρ = 0,67 кг/м^3
Результаты реальных испытаний на экспериментальном
стенде. m = 5,35 кг
№
Q,
м^3/се
к
P,
МПа
Скорос
ть газа
V,
м/с
Время
подъема
плунжера,
сек
ν, м/с
Расход
утечки
газа в
зазоре,
м3/с
Скорость
утечки
газа в
зазоре,
м3/с
ξ
1
2,367
1,760
7.10
0.50
6.00
0.0202
13.01
0.0237
2
2,2202
1,738
6.73
0.60
5.00
0.0320
20.60
0.0217
3
1,985
1,680
6.22
0.80
3.75
0.0456
29.33
0.0110
4
1,787
1,600
5.86
0.95
3.16
0.0499
32.10
0.0096
5
1,598
1,548
5.41
1.00
3.00
0.0445
28.61
0.0125
6
1,416
1,497
4.95
1.30
2.31
0.0488
31.36
0.0108
7
1,244
1,456
4.46
1.50
2.00
0.0454
29.21
0.0127
8
0,9094
1,388
3.41
4.10
0.73
0.0494
31.79
0.0112