Технология промывки песчаных пробок на скважинах Кульсаринского месторождения

курсовая работа

2.3.1 Прямая промывка водой

1. Потеря давления на гидравлические сопротивления при движении жидкости в 73-мм трубах определяется по формуле

h=л, м вод. ст. (1)

где л - коэффициент трения при движении воды в трубах; dВ - внутренний диаметр промывочных труб, м; VН - скорость нисходящего потока жидкости, м/с, берется из таблицы 4.

В наших расчетах эти величины равны: л=0,035 (таблица 4);В - 0,062 м;Н III =2.32 м/с. Они найдены по таблице 3 путем интерполирования для расходов жидкости (при I, II, III и IV скоростях), равных 3,16; 4,61; 7,01; и 10,15 л/с.

Подставив численное значение в (таблице №3) получим потерю давления на гидравлическое сопротивление h при работе агрегата на III* скорости: =0,035? = 309 м вод.ст.

*- Вычисления делаем только для III скорости, т.к. конструктивные особенности насоса АЦ-32У не позволяют продолжительное время работать на I скорости, насос выйдет из строя, что недопустимо при промывке. Производительность насоса на II скорости недостаточна для создания восходящего потока, способного поднять промытый песок и наконец, работа агрегата длительное время на IV скорости приводит к перегреву двигателя.

Таблица 2 - Скорость нисходящего потока жидкости в промывочных трубах (VН, м/с)

Расход жидкости, л/с

Диаметр труб, мм

60

73

89

114

1

49,5

33,1

22,0

12,6

2

99,0

66,2

44,0

25,2

3

148,5

99,3

66,0

37,8

4

198,0

132,4

88,0

50,4

5

247,5

165,5

110,0

66,0

6

297,0

198,6

132,0

75,6

7

346,5

231,7

154,0

88,2

8

396,0

264,8

176,0

100,8

10

495,0

331,0

220,0

126,0

15

742,6

496,6

330,0

189,0

Таблица 3 - Коэффициент гидравлического сопротивления л для воды

Диаметр труб, мм 48 60 73 89

114 Значение л 0,04 0,037 0,035 0,034 0,032

Таблица 4 - Скорость движения жидкости в кольцевом пространстве (в м/с)

Расход жидкости, л/с

Диаметр эксплуатационной колонны, мм

114

146

168

Диаметр насосно-компрессорных труб, мм

60

73

60

73

60

73

89

3

59,0

79,8

30

34,5

20,2

22,2

26,2

4

78,8

106,4

40

46,0

27,0

29,6

34,9

5

98,4

133,0

50

57,5

33,8

37,0

43,6

6

118,0

159,6

60

69,0

40,5

44,5

52,3

7

137,8

186,2

70

80,5

47,3

51,8

61,1

8

157,6

212,8

80

92,0

54,0

59,2

69,8

10

197,0

266,0

100

115,0

67,5

74,0

87,2

15

295,0

399,0

150

192,5

101,0

111,0

131,0

2. Потери давления на гидравлические сопротивления при движении смеси жидкости с песком в кольцевом пространстве скважины определяются по формуле:

h = ц л , м вод. ст. (2)

Здесь ц - коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь давления в результате содержания песка в жидкости. Величина его колеблется от 1,1 до 1,2; принимаем ц=1,2; л - коэффициент трения при движении воды в кольцевом пространстве, определяется по разности диаметров 168-мм и 73-мм труб 150 - 73 = 77 мм (150 мм - внутренний диаметр 168-мм труб), что почти соответствует 89-мм трубам, для которых л=0,034 (смотреть таблицу №5); dН = 0,073 - наружный диаметр промывочных 73-мм труб; VВ - скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве, м/с (находят путем интерполирования по таблице №6). Для расходов жидкости (при I, II, III и IV скоростях), равных 3,16; 4,61; 7,0; 10,15 л/с значения VВI, VBII, VBIII, VBIV соответственно равны 0,276; 0,399; 0,610 и 0,880 м/с.

Подставляя численные значения в (таблице №4), получаем величины h2 при работе агрегата: на скорости III2 III = 1,2?0,034 = 20,1 м вод. ст.

Потери напора на уравновешивание столбов жидкости разной плотности в промывочных трубах и в кольцевом пространстве определяются по формуле К.А. Апресова:

h3 = , м вод. ст. (3)

где m - пористость песчаной пробки; F - площадь сечения эксплуатационной колонны, см2; - высота пробки, промытой за один прием, м (длина двухтрубного колена); f - площадь сечения кольцевого пространства скважины, см2; сП - плотность песка, кг/м2; сЖ - плотность воды, кг/м3; VКР - скорость свободного падения песчинок, см/с (критическая скорость), определяется по таблице 6; VВ - скорость восходящего потока жидкости, см/с.

В нашей задаче эти величины равны: = 12м; f=135мм2 (между 168-мм и 73-мм трубами); сП = 2600кг/м3; сЖ = 1000кг/м3; VКР = 9,5 см/с (смотреть таблицу 6).

Следовательно, по формуле (3) имеем значение h3 при работе агрегата: на скорости III

h3 III = =13,1 м вод.ст.

Таблица 5 - Критическая скорость падения песчинок VКР

Максимальный размер зерен, мм

Скорость свободного падения, см/с

Максимальный размер зерен, мм

Скорость свободного падения, см/с

Максимальный размер зерен, мм

Скорость свободного падения, см/с

0,01

0,01

0,17

2,14

0,45

4,90

0,03

0,07

0,19

2,39

0,50

5,35

0,05

0,19

0,21

2,60

0,60

6,25

0,07

0,36

0,23

2,80

0,70

7,07

0,09

0,60

0,25

3,00

0,80

7,89

0,11

0,90

0,30

3,50

0,90

8,70

0,13

1,26

0,35

3,97

1,00

9,50

0,15

1,67

0,40

4,44

1,20

11,02

. Потери давления на гидравлические сопротивления в шланге и вертлюге при движении воды определяются по опытным данным, приведенным в таблице 7. Потери напора, возникающие в шланге h4 и вертлюге h5, составляют в сумме при работе агрегата: на скорости III - (h4 +h5)III = 22 м вод.ст.

5. Потери давления на гидравлические сопротивления в 73-мм линии =40м. Тогда по формуле (1) получим h6 при работе агрегата на III скорости:6 III = 0,035 = 6,2 м вод.ст.

Таблица 6 - Гидравлические потери напора в шланге и вертлюге

Расход воды, л/с

Потери напора, м вод.ст.

Расход воды, л/с

Потери напора, м вод.ст.

3

4

7

22

4

8

8

29

5

12

9

36

6

17

10

50

6. Давление на выкиде насоса определяется суммой потерь, т.е.

Рн = h1+ h2+ h3+ h4+ h5+ h6, м вод.ст. (4)

Выражая Рн в МПа, имеем

Рн = сЖq(h1+ h2+ h3+ h4+ h5+ h6), МПа (5)

Рн III = 1000?9,81(309+20,1+13,1+22+6,2) = 3,64 МПа;

Давление на забое скважины

РЗ = сЖq(Н+ h2+ h3), МПа (6)

Где Н - глубина скважины, м

по формуле (6) имеем рЗ при работе агрегата на III скорости:

РЗ = 1000?9,81(2800+20,1+13,1) = 19,9 МПа;

Мощность, необходимая для промывки песчаной пробки, определяется по формуле:

N = рН Q/103за, кВт, (7)

Где за =0,65 - общий механический К.П.Д. агрегата. Пользуясь формулой (7), получим N (в кВт) при работе агрегата на III скорости:

NIII = 3,64?106?7,01?10-3/103?0,65 = 39,2;

Агрегат АЦ-32У имеет полезную мощность двигателя 108 кВт, а потому работа его на IV скорости невозможна.

Коэффициент использования максимальной мощности промывочного агрегата К определяется из соотношения

К = ?100% (8)

По формуле (8) имеем величину К при работе агрегата на III скорости:

КIII = 100 = 35,6%

Скорость подъема размытого песка VП определяется как разность скоростей

П= VВ - VКР (9)

По формуле (9) имеем VП при работе агрегата на III скорости:П III = 0,610 - 0,095=0,515 м/с. Продолжительность подъема размытой пробки после промывки ее каждым коленом до появления чистой воды определяется по формуле:

T = Н/VП (10)

По формуле (10) имеем t при работе агрегата на III скорости:

tIII = 2800/0.515 = 3890 c = 1ч 6мин

Размывающая сила струи жидкости. Силу удара струи промывочной жидкости можно определить по следующей формуле:

Р = 2?102 кПа (11)

Где Q - подача агрегата, л/с; fЦ - площадь поперечного сечения струи жидкости, нагнетаемой в скважину, см2, F - площадь проходного сечения эксплуатационной колонны, см2. В нашей задаче эти величины равны: fЦ=30,2 см2 (для 73-мм колонны); F=177 cм2 (для 168-мм колонны). Следовательно, по формуле (11) имеем силу струи Р при работе агрегата на III скорости:

РIII =2?102 =1,84 кПа

Делись добром ;)