на скорости III
Р3ш = -JQT lO3- 9,81 (2000 + 371 + 73,5) = 24 МПа;
на скорости IV
Р* iv = - ^ r 103 •9,81 (2000 + 778 + 75,4) = 28 МПа.
8. Мощность, необходимую для промывки песчаной пробки, определим по формуле (Х.7):
при скорости I
v |
— |
1,45-106-3,16-10"3 |
= |
7,05 |
кВт; |
|
™ |
103 - 0,65 |
|
|
|
||
при скорости |
II |
|
|
|
||
N = |
2,36-106-4,61 -lO-3 |
= |
16,8 |
кВт; |
||
|
|
103-0,65 |
|
|
|
|
при |
скорости |
III |
|
|
|
|
v |
_ 4,58 -10« .7,0Ы 0 -3 |
= |
49,4 |
кВт; |
||
/V ~~ |
103-0,65 |
|
|
|
||
при |
скорости |
IV |
|
|
|
|
гТ_ |
8,83 -106- 10,15-10-3 |
= |
138 кВт. |
|||
У ~~ |
103.0,65 |
|
|
|
||
Работа на IV скорости невозможна.
9.Использование максимальной мощности промывочного агре
гата определим |
по формуле (Х .8): |
при скорости |
I |
* = - w 100 = 6 -4 % .
при скорости II
К — 100 = 15,3%;
при скорости III
* = - Ш “ 100 = 44'80/о-
10.Скорость подъема размытого песка определим по формуле
(Х.9) при работе агрегата: на скорости I
ип = 1,048 - 0,095 = 0,953 м/с;
на скорости II
vn= 1,52 — 0,095 = 1,425 м/с;
201
на скорости III
vn= 2,32 — 0,095 = 2,225 м/с.
11. Продолжительность подъема размытого песка по формуле
(X. 10):
при скорости I
t == 2000/0,953 = 2100 с = 35 мин;
при скорости II
t = 2000/1,425 = 1404 с = 23,4 мин;
при скорости III
t = 2000/2,225 = 757 с = 1 2 ,6 мин.
12. Размывающую силу струи жидкости определим по формуле (Х.11), в которую вместо /ц подставим / = 135 см2 — площадь поперечного сечения струи жидкости, нагнетаемой в скважину по кольцевому пространству:
при скорости I
Р = |
2-102 |
= 0 ,0 8 |
кПа; |
при скорости |
II |
|
|
Р = |
2-102 |
= 0 ,1 8 |
кПа; |
при скорости III
Р = 2 - 1 0 г 1375°;117г7 = 0,41 кПа;
Прямая промывка нефтью
Промывочная жидкость — нефть с кинематической вязкостью v = 0,4-10“4 м2/с и плотностью р = 890 кг/м3.
1. Потери давления на гидравлические сопротивления в 73-мм трубах.
Определим параметр Рейнольдса при работе на скорости I, равной 1,048 м/с.
Re = urid/v= 1,048-0,062/0,4-10"4 = 1630.
Параметры Рейнольдса при других скоростях течения равны 2360, 3600 и 5210. Видно, что при скоростях I и II режим течения ламинарный, а при остальных — турбулентный.
Определим коэффициенты трения при работе: на скорости I
^ = 64/Re = 64/1630 = 0,0393;
202
на |
скорости |
II |
|
|
|
|
|
|
||
. |
_ |
64 |
|
= 0,0271; |
|
|
|
|
||
Лп |
— |
2630 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
на |
скорости |
III |
|
|
|
|
|
|||
. |
|
0,3164 |
_ |
0,3164 |
= 0,0411; |
|
|
|||
|
|
V R i |
~ |
>/3600 |
|
|
|
|
||
на |
скорости |
IV |
|
|
|
|
|
|
||
Ziv = |
0,3164 |
= |
0,0374. |
|
|
|
|
|||
\/Ш0 |
|
|
|
|
||||||
Сопротивления в подъемных трубах при работе на скорости I |
||||||||||
определим по формуле (Х.1) |
|
|
|
|||||||
/1И = |
0,0393 |
2000 |
1,0482 |
70,1 |
м вод. ст. |
|||||
|
|
|
|
0,062 |
2-9,81 |
|
|
|
||
Для остальных скоростей аналогично имеем 103, 365 и 696 м |
||||||||||
вод. ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
Сопротивления |
при |
движении |
смеси жидкости с песком |
|||||
в кольцевом |
пространстве. |
|
|
|
||||||
Параметр |
Рейнольдса |
при |
скорости |
I |
||||||
R ei = |
vB{ D - dB)/v = 0,276 (0,15 - |
0,073)/0,4-10"4 = 532. |
||||||||
При ламинарном режиме
X= 64/Rej = 64/532 = 0,12.
При скоростях vB, равных 0,399, 0,61 и 0,88 м/с (ламинарный режим течения), имеем значения X соответственно 0,083; 0,054 и 0,0376.
Величины h2 по формуле (Х.2) получим при работе на скорости I
h2l = |
2000 |
0,2762 |
1,2-0,12 0,15— 0,073 |
2-9,81 = 14,5 м вод. ст. |
|
На остальных скоростях аналогично получим 21; 31,9 и 46 м вод.ст. |
||
3. |
Потери напора на уравновешивание столбов жидкости раз |
|
ной плотности в промывочных трубах и в кольцевом пространстве |
||
определяем по формуле (Х.З) |
при работе на скорости I |
|
(1 — |
0,3) 177-12 |
2600 |
Ьз! — |
135 |
890 |
( l --- §го~) — 1 = 10>2 мв°д- ст
При скоростях II, III и IV эти потери соответственно равны
13,5; |
16,2 и 17,8 м вод. ст. |
4. |
Потери напора в шланге /i4 и вертлюге h6 примем такими же, |
как и при промывке водой, а именно: 4,7; 10,4; 22 и 31 м вод. ст. 5. Потери давления на гидравлические сопротивления в 73-мм нагнетательной линии (/„ = 40 м) от насоса до шланга найдем по
формуле (Х.1) при работе на скорости I
203
hGi — 0,0373 |
40 |
1,048,J |
= 1,35 м вод. ct. |
|
0,062 |
2-9,81 |
|
Для остальных скоростей соответственно получим 2,1; 7,3
и14 м вод. ст.
6.Давление на выкиде насоса по формуле (X .5) при работе на
скорости I
Рт = тбГ Ю3-9,81 (70,1 + 14,5 + 10,2 + 4,7 4- 13,5) =
= 0,99 МПа.
При других скоростях аналогично получим 1,47; 4,33 и 7,89 МПа.
7.Давление на забое скважины определим по формуле (Х.6)
сучетом относительной плотности промывочной жидкости (нефти)
(Рн = 0,89) при работе на скорости I
рз1 = - I p 103■9,81 (2000-0,89 + 14,5 + 10,2) = 17,7 МПа.
При работе на остальных скоростях забойные давления соот ветственно равны 17,82; 17,93 и 18,0 МПа.
8. Необходимая мощность двигателя по формуле (Х.7) при работе на скорости I
Ni = 0,99- 10G-3,16-10“3/103-0,65 = 4,81 кВт.
Мощности, затрачиваемые при остальных скоростях, соответ ственно равны 10,4; 46,7 и 123,4 кВт. Следовательно, работа на скорости IV невозможна.
9. Коэффициент использования максимальной мощности про мывочного агрегата определим по формуле (Х.8) при работе на скорости I
/ с , = - 4 ^ - 1 0 0 = 4 ’4 %-
При работе на скоростях II и III соответственно имеем 9,45% и 42,4% .
Обратная промывка нефтью
1. Потери напора на гидравлические сопротивления в кольце вом пространстве определим по формуле (Х.12) при работе на ско рости I
= 12,1 м вод. ст.
Аналогично при работе на скоростях II, III и IV получим по тери напора соответственно равными 17,5; 26,6 и 38,7 м вод. ст.
204
2. Потери напора на гидравлические сопротивления при дви жении смеси жидкости с песком в 73-мм трубах определим по фор муле (Х.13) при работе на скорости I
и |
1 о с\ п о п о 2000 |
1,048а |
ос 0 |
вод. ст. |
|
|
п21 = |
1,2- 0,0393 -Q-QgTj- ^ :g-Qi = 8 5 ,2 м |
|
||||
При остальных скоростях потери напора соответственно равны |
||||||
123, 437 |
и 833 м вод. ст. |
|
|
|
||
3. |
Потери напора на уравновешивание разности плотностей |
|||||
жидкостей в промывочных трубах и в кольцевом пространстве |
||||||
определяем по формуле |
(Х.З) при |
работе |
на скорости |
I |
||
l3l |
(1 — 0,3) 177-12 |
2600 |
9,5 |
= 81 М |
ВОД. СТ. |
|
30,2 |
890 |
104,8 |
||||
|
|
|
||||
При скоростях II, III и IV эти потери соответственно будут равны 85,2; 89 и 91 м вод. ст.
4.Гидравлические потери давления в шланге и вертлюге нич тожно малы, поэтому ими пренебрегаем.
5.Потери давления на гидравлические сопротивления в на гнетательной линии аналогичны потерям при прямой промывке,
аименно 1,35; 2,1; 7,3 и 14 м вод. ст.
6.Давление на выкиде насоса определим по формуле (Х.5)
при работе на скорости I
P HI = - ^ 1 0 3-9,81 (12,1 + 8 5 ,2 + 81 + 1,35) = 1,76 МПа.
При других скоростях давление на выкиде равно соответственно 2,24; 5,48 и 9,57 МПа.
7. Давление на забое скважины вычислим по формуле (Х.6)
при работе на скорости I |
|
|
|
|
|||
рз1 = |
-1^ - 103 - 9,81 (2000-0,89 + |
85,2 + |
81) = 19,1 МПа. |
||||
При |
остальных |
скоростях |
давления |
соответственно равны |
|||
19,5; 22,6 и 26,5 МПа. |
|
|
|
|
|||
8. |
Необходимую мощность |
двигателя определим по формуле |
|||||
(■Х-.7) при работе |
на скорости |
I |
|
|
|||
|
1,76.10е |
3 ,1 6 -ю -3 |
8,56 |
кВт. |
|
||
|
Ю3 |
|
0,65 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
При скоростях II, III и IV мощности соответственно равны |
|||||||
15,9; 59,1 и 149,5 кВт. |
|
|
|
|
|||
Следовательно, |
на скорости IV работа невозможна. |
||||||
9. |
Использование максимальной мощности промывочного агре |
||||||
гата определим по формуле (Х.8) |
при скорости I |
||||||
К, = - ^ - 1 0 0 |
= |
7,8% . |
|
|
|
|
|
2 0 5
го |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
Х. 7 |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
О |
Сводные расчетные данные, |
полученные при прямой и обратной промывках песчаной пробки |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Прямая промывка |
|
|
|
|
Обратная |
промывка |
|
||
Показатели |
|
|
|
водой |
|
|
нефтью |
|
|
ВОДОЙ |
|
нефтью |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
I |
II |
ill |
I |
и |
II |
I |
II |
Ш |
I |
II |
I I |
Давление на выкиде насоса, МПа |
0,796 |
1,62 |
3,64 |
0,99 |
1,47 |
4,33 |
1,45 |
2,36 |
4,58 |
1,76 |
2,24 |
5,48 |
|||
Давление на забое скважины, МПа |
19,7 |
19,8 |
19,9 |
17,7 |
17,82 |
17,93 |
21,0 |
21,9 |
24,0 |
19,1 |
19,5 |
22,6 |
|||
Мощность, необходимая для |
про |
3,87 |
11,5 |
39,2 |
4,81 |
10,4 |
46,7 |
7,05 |
16,8 |
49,4 |
8,56 |
15,9 |
59,1 |
||
мывки песчаной пробки, |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Коэффициент |
использования |
ма |
3,5 |
10,4 |
35,6 |
4,4 |
9,45 |
42,4 |
6,4 |
15,3 |
44,8 |
7,8 |
14,4 |
53,7 |
|
ксимальной |
мощности |
агрега |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
та, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжительность подъема |
раз |
198 |
ПО |
66 |
— |
— |
— |
35 |
23,4 |
12,6 |
— |
— |
— |
||
мытой пробки, мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размывающая |
сила струи |
жидко |
0,374 |
0,796 |
1,84 |
|
|
|
0,08 |
0,18 |
0,41 |
|
|
|
|
сти, кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . I, II, III — скорости промывки.
|
|
|
Т а б л и ц а |
Х. 8 |
Техническая характеристика агрегата АзИНМАШ-32М |
|
|||
|
Число двойных |
Подача насоса |
Давление на |
вы |
Скорость |
(при коэффициенте |
|||
ходов в минуту |
наполнения 0,8), |
киде насоса, |
МПа |
|
|
|
л/с |
|
|
I |
40,8 |
3,16 |
15,8 |
|
II |
64,5 |
4,61 |
10,0 |
|
III |
106,0 |
7,01 |
6,0 |
|
IV |
164,0 |
10,15 |
3,9 |
|
При скоростях II и III соответственно имеем 14,4 и 53,7% . Расчетные данные, полученные при прямой и обратной про
мывках, помещены в табл. Х .7.
Как видно из табл. Х .7, обратная промывка требует более вы сокого давления на выкиде насоса, создает большее забойное да вление, в несколько раз ускоряет вынос размытой песчаной пробки.
Промывка нефтью требует более высокого давления, чем про мывка водой. Ее следует применять, если песчаная пробка нахо дится ниже башмака эксплуатационной колонны, что уменьшает вредные последствия поглощения пластом промывочной жидкости.
Поскольку скорость IV агрегата АзИНМАШ-35 использовать невозможно, для повышения эффективности промывки при нали чии песчаных пробок большой мощности следует применять более мощные агрегаты АзИНМАШ-32М (табл. Х.8).
Приведенные показатели могут несколько отклоняться в обе стороны, так как они соответствуют средним условиям работы (средняя шероховатость труб, средняя пористость и плотность пробки). Так как размывающая сила струи жидкости при обратной промывке очень низкая, ее применяют в комбинации с прямой промывкой.
2. РАСЧЕТ ЧИСТКИ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСЬЮ
При чистке песчаных пробок водовоздушной смесью вследствие аэрации уменьшаются забойное давление и объем жидкости, ухо дящей в пласт. На 1 м3 воды при чистке песчаной пробки аэриро ванной жидкостью с добавкой ПАВ необходимо 15—50 м3 воздуха. Рекомендуется применять следующую степень аэрации: при пла стовом давлении, равном 60—40% гидростатического, степень аэрации составляет 15—20% ; при пластовом давлении, достигаю щем 40—25% гидростатического, степень аэрации равна 20—30% и при пластовом давлении около 25— 15% гидростатического сте пень аэрации составляет 40—50% .
207