В качестве ПАВ можно применять ионогенные ПАВ (сульфанол, сульфонатриевые соли и др.) и неионогенные ПАВ (ОП-10, ОП-7, УФЭ8 и др.)- Количество ПАВ может колебаться от 0,05 до 2% от объема воды.
Необходимо применять следующие соотношения воды и воз духа: 1 22; 1 26 и 1 33. При большой мощности песчаной пробки промывку можно начинать с соотношения 1 22 и далее по мере уменьшения пробки переходить на 1 26 и затем на 1 33.
Рис. X .I. Номограмма для определения давления у башмака подъемных труб при чистке песчаной проб ки водовоздушной смесью
Для аэрации жидкости применяют аэратор типа труба в трубе (наружная труба с D = 102 мм, внутренняя с d = 48 мм), при этом вода с растворенным ПАВ подается насосом в кольцо, а воз
дух — в 48-мм трубу. Число отверстий в 48-мм |
трубе п = |
|
= 105Q/0,122, где Q — количество воздуха, |
м3/сут; |
0,122 — про |
пускная способность одного отверстия с d = |
1,8 мм, м3/сут; р — |
|
давление на компрессоре у скважины, Па.
Для контроля за поглощением жидкости (воды) требуется опре делить давление у башмака подъемных труб, которое равно забойному давлению при спуске труб до верхних отверстий филь тра.
Задача 91. Провести чистку песчаной пробки при следующих данных: диаметр эксплуатационной колонны D = 168 мм; диа
208
метр |
подъемных |
труб |
d = |
73 мм; длина подъемных |
труб |
L = |
|||||||||||||||
= |
1000 |
|
м; |
расход |
воздуха |
qa = |
6000 |
м3/сут; |
расход |
воды |
q = |
||||||||||
= |
200 |
м3/сут. |
|
|
|
|
|
|
|
А. см |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
В целях облегчения и уско |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
рения |
|
расчета |
воспользуемся |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
номограммой |
для |
определения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
давления у башмака подъемных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
труб |
(рис. Х .1 )*. При |
построе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
нии |
этой номограммы принято, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
что |
плотность |
жидкой |
|
фазы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
(воды) |
равна |
1000 кг/м3 и абсо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
лютное давление |
на выходе из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
кольцевого |
пространства |
сква |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
жины |
равно |
0,1 МПа. |
Вели |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
чины А и а для 168-мм экс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
плуатационной колонны и 73-мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
подъемных |
труб определяются |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ПО |
дополнительным |
графикам |
Рис. |
Х.2. График для |
определения |
||||||||||||||||
(рис. |
Х .2, |
Х.З) |
В |
зависимости |
вспомогательного параметра А в зависи- |
||||||||||||||||
от |
значений |
qa |
и q. Для |
этого |
мости от расхода воздуха и воды |
при |
|||||||||||||||
предварительно |
находят |
|
отно- |
тРУбах с диаметрами |
168 и 73 мм |
|
|||||||||||||||
шение |
|
q jq = 6000/200=30, |
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
также |
|
значения |
А = |
26 |
|
см и а |
= |
125 кПа. |
Для |
определения |
|||||||||||
давления |
у |
башмака |
проводим |
из |
точки |
L |
вертикаль |
вверх |
|||||||||||||
до |
пересечения |
с |
кривой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
q j q |
(точка А на рис. Х .1). |
|
а.,нП а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Далее из этой точки про- 500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
водим |
|
горизонталь |
влево |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
до |
|
найденного |
значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
А = |
26 |
см |
(точка |
Б), |
за- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тем — вертикаль |
вниз до г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
значения |
а |
= |
125 |
кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(точка В) и, наконец, — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
горизонталь |
вправо до пе |
|
0 |
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|||||||||
ресечения с осью |
ординат, |
|
|
|
|
|
15 |
уа тыс.м3/с</г |
|||||||||||||
где |
и |
|
находим |
давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
у башмака подъемных труб |
|
Рис. Х.З. График для |
определения |
вспомо |
|||||||||||||||||
Рбгш = |
|
4,7 |
МПа. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
песча |
|
гательного параметра а в зависимости от |
|||||||||||||||||
|
При |
промывке |
|
расхода воздуха и воды при трубах |
с |
диа |
|||||||||||||||
ных пробок водовоздушной |
|
метрами |
168 |
и 73 |
мм |
|
|
|
|
|
|||||||||||
смесью забойное |
давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
снижается более чем на 60% . Для улучшения условий выноса песка на поверхность целесообразно добавлять к водовоздушной смеси поверхностно-активные вещества.
* Номограмма к расчету водовоздушной чистки песчаных пробок /Б. И. Али беков, Н. А. Гукасов, А. М. Пирвердян и д р .— АНХ, 1964, № 10, с. 29— 30.
209
m
3. РАСЧЕТ ЧИСТКИ ПЕСЧАНЫХ ПРОБОК ГИДРОБУРОМ
Задача 92. Определить необходимую мощность двигателя и время на чистку песчаной пробки гидробуром [6].
Исходные данные: глубина скважины Н = 1200 м; диаметр эксплуатационной колонны D = 168 мм; мощность песчаной пробки h = 20 м; плотность песчаной пробки рп= 2000 кг/м3; плотность жидкости в скважине рж = 1000 кг/м3. Чистка пробки произво дится гидробуром БГ-100М с использованием подъемника
ЛТП КМ-80 на |
канате диаметром d = |
15,5 мм. |
Эффективная мощность двигателя определяется по формуле |
||
N = PvjГ10б, |
Дж/с, |
(X. 14) |
где Р — натяжение ходового конца каната, Н; v — скорость на вивки каната на барабан, м/с; к]об — общий механический к. п. д.
передачи от |
двигателя до барабана лебедки |
(принимаем TIo6 = |
|
= 0,74). |
|
(Х.14) значение v = |
nDn/60, получим |
Подставив |
в формулу |
||
N = PDnl 19,1т|об, |
|
(X. 15) |
|
где D — диаметр навивки каната на барабан, м; п — частота вра |
|||
щения барабана лебедки |
(находят по табл. Х .9). |
||
Спуск и подъем гидробура осуществляется напрямую (без тале вой оснастки), а поэтому натяжение каната Р равно весу подни маемого груза Q, а скорость навивки каната равна скорости подъ ема гидробура.
Вес груза Q = qL + G,
где q = 7,95Н — вес 1 |
м стального каната диаметром 15,5 мм; |
L = 1190 м — средняя |
глубина спуска гидробура; |
G = G, + G 2,
Здесь Gj = 1960 Н — вес гидробура; G2 — вес песка и жидко
сти в гидробуре, |
Н: |
|
|
|
|
|
|
^2 = (Кжрп + |
К„Рж) g. |
|
|
|
(Х.16) |
||
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
Х. 9 |
||
Техническая характеристика подъемника ЛТП КМ-80 |
|
|
|||||
Скорость |
|
|
Тяговое усилие |
Средняя |
скорость |
||
Частота вращения |
(при четырех рядах |
намотки |
каната |
||||
подъемника |
|||||||
барабана п, |
об/мин |
намотки каната), |
(при четырех |
ря |
|||
(вперед и назад) |
|
|
кН |
дах), |
м/с |
|
|
I |
34 |
|
68,0 |
0,74 |
|
||
II |
54 |
|
42,7 |
1,18 |
|
||
III |
107 |
|
21,6 |
2,34 |
|
||
IV |
170 |
|
13,6 |
3,72 |
|
||
2 1 0
Учитывая, что рабочий объем желонки Уж = 0,033 м3 и объем жидкости в цилиндре насоса Vn = 0,0045 м3, получим по формуле (Х.16)
G2 = (0 ,0 3 3 -2 + 0,0045-1) 103-9,81 = 691 Н. |
|
|
|
Таким образом, |
|
|
|
G = 1960 + 691 = |
2 ,6 5 -103 Н; |
|
|
Q = 7,95-1190 + |
2 6 5 0 = 12,12-103 Н. |
|
|
Диаметр навивки каната колеблется от |
D min до |
D max, где |
|
Z)max — максимальный диаметр навивки каната при |
полностью |
||
поднятом гидробуре (по замеру D max = 80 см); |
D mln — минималь |
||
ный диаметр навивки каната при положении гидробура на забое:
где В — ширина барабана (длина бочки), равная 91 см. Необходимая для подъема гидробура на скорости IV мощность
двигателя составит по формуле (Х.15)
N = PDmlan/\9,\v\o6 = 12120-0,538-170/19,1 -0,74 = 78,4 кВт.
Поскольку подъемник ЛТ11КМ-80 имеет мощность 59 кВт (80 л. с.), чистка пробки гидробуром на этом подъемнике возможна только на первых трех скоростях. При больших глубинах сква жин следует пользоваться более мощными агрегатами АзИНМаш-32М (см. табл. Х.8).
4. РАСЧЕТ ПРОМЫВКИ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ СТРУЙНЫМ НАСОСОМ
Задача 93. Расчет провести на основании следующих данных: глубина скважины Н = 1000 м; диаметр эксплуатационной колонны
D = 150 мм; мощность песчаной |
пробки h = 20 м; размывочное |
||||
приспособление состоит из трех сопел диаметром 6 = |
4 мм каж |
||||
дое; промывочные трубы сдвоенные, |
размером 6 0 x 4 8 |
мм. |
|||
Для промывки применить промывочный агрегат АзИНМаш-35. |
|||||
Размывающая сила струи |
жидкости |
при этом будет |
|
||
Р = 2№ — |
> Н/см2, |
|
|
|
(Х.17) |
fF |
|
|
|
|
|
где Q — подача |
агрегата, |
л/с; |
/ = |
0,785-42-8 = 38 |
мм2 или |
0,38 см2 — площадь поперечного сечения струи жидкости, выхо дящей из сопел; F = 177 см2 — площадь внутреннего сечения 150-мм колонны (см. прил. 3).
211
При работе промывочного агрегата на разных скоростях раз мывающая сила струи жидкости равна по формуле (Х.17):
при скорости I
Р -= 2,04 |
3 , 162-9,81 |
2,97 Н/см2; |
||
|
0,38-177 |
|
|
|
при скорости |
II |
|
|
|
Р — 2,04 |
4,61а-9,81 |
6,33 |
Н/см2; |
|
|
0,38-177 |
|
|
|
при скорости |
III |
|
|
|
Р = 2,04 |
7,012-9,81 |
= 14,7 |
Н/см2. |
|
0,38-177 |
||||
Такая сила обеспечивает высокую интенсивность размыва песка при любой плотности песчаной пробки.
Время, затрачиваемое на промывку 1 м песчаной пробки,
|
HU [ 2 F „ |
+ |
FItM( l + U ) ( l + - j - ) ] |
п + |
- Г - + |
|
(1 + V) IQn |
|
|
|
(X .18) |
где V = nD2hl4 = |
0,785-0,152 •20 |
= |
0,353 м3 — объем песчаной |
пробки в колонне диаметром 0,15 м (пористостью пробки пренебре гаем, что ведет к завышению затрат времени); tp = 3 мин — время размыва пробки мощностью 7 м; / = 7 м — средняя длина промы вочной трубы; фд = 0,75 л/с — количество жидкости, отбираемое из скважины струйным насосом; QA.r, = Q J6 — количество песка в жидкости, отбираемое струйным насосом в единицу времени (при средней концентрации песка в жидкости 1 : 5);
V |
_ 0 ,353-1000-6 _ |
1,77 . |
Лфд.п |
60-20-(?д |
Qn |
U = QA/QP — относительный расход струйного насоса, который зависит от соотношения площадей камеры смешения и выходного
сечения сопла; (здесь |
Qp — количество рабочей |
жидкости, л/с; |
|
эмпирически найдено |
U = 0,125FK// — 0,05, |
где |
F K— площадь |
камеры смешения); / — площадь сечения сопел; |
F B. T = 8,03 см2 — |
||
площадь сечения центральной колонны сдвоенных промывочных труб размером 6 0 x 4 8 мм; F]lon = 9,2 см2 — площадь сечения коль цевого пространства колонны сдвоенных труб.
2 1 2