Промивка піщаної пробки
Умовний діаметр НКТ 73 мм
Товщина стінки НКТ 5,5 мм
Група міцності сталі Е
Труби з висадженими на зовні кінцями.
2.5 Вибір промивальної рідини і промивального агрегата
В якості промивальної рідини вибираємо нафту того ж родовища, густина якої:
ρ = 865 кг/м3, в’язкість 2,1 · 10-6 м2/с.
Для здійснення процесу промивки вибираємо насосний агрегат УН1 – 630 * 700А .
Технічна характеристика насосного агрегата УН1 – 630 * 700А.
Шасі КрАЗ – 257Б1А
Насос плунжерний 4Р – 700
Корисна потужність, кВт 452
Найбільший тиск, МПа 70
Діаметр плунжера,мм 100
Основні параметри насосу 4Р – 700
Таблиця 2.2
| Передача | Ідеальна продуктивність м3/с | Тиск, МПа |
| І | 0,0063 | 70 |
| ІІ | 0,0085 | 54 |
| ІІІ | 0,012 | 38 |
| ІV | 0,015 | 30,5 |
Загальний к.к.д. агрегата 0,75
2.6 Розрахунок прямої промивки піщаної пробки
Втрати опору на гідравлічні опори при русі рідини в насосно-компресорних трубах на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
,
м, (2.1)
де
– коефіцієнт
гідравлічного
опору при русі
в трубах;
Н – глибина свердловини, м;
d – внутрішній діаметр вибраних НКТ, м;
Vн – швидкість низхідного потоку рідини, м/с;
g – прискорення земного тяжіння, м/с2.
При промивці нафтою коефіцієнт гідравлічного опору визначається за формулами в залежності від числа Рейнольда, котре визначається за формулою:
,
(2.2)
де
- кінематична
в’язкість
нафти, м/с2;
= 2,1 · 10-6
м2/с.
Якщо
≤ 2320, то λ
= 64/,
(2.3)
а
якщо
>
2320, то λ
=
(2.4)
Швидкість низхідного потоку рідини визначаємо за формулою:
,
м/с, (2.5)
де Q – продуктивність промивального агрегата, м3/с;
f – площа прохідного отвору промивальних труб, м2.
Площу прохідного отвору промивальних труб визначаємо за формулою:
f = 0,785 · d2, м2 (2.6)
f = 0,785 · 0,0622 = 0,00302 м2.
визначаємо швидкість низхідного потоку за формулою (2.5):
0,0063/0,00302
= 2,088 м/с;
0,0085/0,00302
= 2,817 м/с;
0,012/0,00302
= 3,977 м/с;
0,015/0,00302
= 4,971 м/с;
Визначаємо число Рейнольда, за формулою: (2.2):
2,088
· 0,062/2,1 · 10-6 = 61639,614;
2,817
· 0,062/2,1 · 10-6 = 83164,558;
3,977
· 0,062/2,1 · 10-6
= 117408,788;
4,971
· 0,062/2,1 · 10-6
= 146760,985;
Оскільки
,
,
,
> 2320, то визначаємо
коефіцієнт
гідравлічного
опору за формулою
(2.4):
λI
=
0,3164 /
0,0201;
λIІ
=
0,3164 /
0,0186;
λIІІ
=
0,3164 /
0,0171;
λIV
=
0,3164 /
0,0162;
Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини насосно-компресорних трубах на кожній швидкості агрегата визначаємо за формулою (2.1):
м;
м;
м;
м;
Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
,
м, (2.7)
де
- коефіцієнт,
який враховує
збільшення
гідравлічних
втрат від вмісту
піску в рідині,
= 1,1;
- коефіцієнт
гідравлічного
опору при русі
рідини в кільцевому
просторі;
D – внутрішній діаметр експлуатаційної колони, м;
-
зовнішній
діаметр промивальних
труб, м;
Vв – швидкість висхідного потоку рідини, м/с.
Швидкість висхідного потоку рідини визначається за формулою:
Vв = Q / fk , м/с, (2.8)
де fk – площа перерізу кільцевого простору, м2, котра визначається за формулою:
fk = 0,785 · (D2 – dз 2) , м2, (2.9)
fk = 0,785 · (0,1252 – 0,073 2) = 0,0081 м2,
Швидкість вихідного потоку рідини визначаємо за формулою (2.8):
м/с;
м/с;
м/с;
м/с.
Щоб визначити коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі, спочатку визначаємо число Рейнольда за формулою:
Rек = υв · (D – d3) / υ (2.10)
Оскільки
,
,
,
> 2320, то коефіцієнт
гідравлічного
опору при русі
рідини в кільцевому
просторі визначається
за формулою
(2.4):
=
0,3164 /
0,027;
= 0,3164 /
0,025;
= 0,3164 /
0,0229;
=
0,3164 /
0,0216;
Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою (2.7):
Втрати напору на зрівноваження стовпів рідини різної густини в промивальних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначаються за формулою К.А. Апресова:
(2.11)
де m – пористість піщаної пробки; m = 0,25;
F – площа перерізу експлуатаційної колони, м;
l – висота пробки, що промивається за один прийом
ρn = 2550 кг/м3 – густина піску;
ρ– густина промивальної рідини, кг/м3
υкр – критична швидкість падіння зерен піску в промивальній рідині, м/с
Площа поперечного перерізу експлуатаційної колони визначається за формулою:
F = 0,785 ∙ D2, м2 , (2.12)
F = 0,785 ∙ 0,1252 = 0,0123 м2 .
Критичну швидкість падіння пісчинок в нафті визначаємо за формулою Стокса:
(2.13)
де dn – максимальний діаметр пісчинок, м,
dn = 0,9 ∙ 10-3 м
Згідно формули (2.11) знаходимо втрати напору на зрівноваження стовпів рідини різної густини в промивальних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата:
Втрати напору на гідравлічні опори в шланзі і вертлюзі (h4+h5) кожній швидкості агрегата визначаються на основі дослідних даних, які приведені в табл.. VI.5 [3, ст..100], згідно яких:
Втрати напору на гідравлічні опори в нагнітальній лінії від насоса до шланга на кожній швидкості агрегата визначаємо за формулою:
(2.14)
де
- коефіцієнт
гідравлічного
опору при русі
рідини в
нагнітальній лінії;
-
довжина нагнітальної
лінії, м;
=
20 м;
-
внутрішній
діаметр нагнітальної
лінії, м;
= 0,05 м;
Vн.п. - швидкість руху рідини в нагнітальній лінії, м/с;
Площу прохідного отвору нагнітальної встановлюємо за формулою:
Fн.п. = 0,785 ∙ d6, м2, (2.15)
Fн.п. = 0,785 ∙ 0,052 = 0,00196 м2,
Визначаємо швидкість руху нафти в нагнітальній лінії за формулою:
,
м/с, (2.16)
Визначаємо число Рейнольда при русі нафти в нагнітальній лінії за формулою:
Rе н.л. = υн.л. · dв / ∂ (2.17)
Оскільки
,
,
,
>
2320 то коефіцієнт
гідравлічного
опору встановлюємо
за формулою:
=
0,3164 /
(2.18)
=
0,3164 /
=
0,3164 /
=
0,3164 /
=
0,3164 /
Загальні втрати напору при прямій промивці на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
hзаг = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 , м, (2.19)
Тиск на викиді насосного агрегата на кожній швидкості визначаємо за формулою:
Рн = hзаг ∙ ρ ∙ g ∙ 10-6 , МПа (2.20)
Тиск на вибої свердловини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
Рвиб = (Н + h2 + h3) ∙ ρ ∙ g/106 , МПа (2.21)
Потужність агрегата, потрібна для промивки піщаної пробки на кожній швидкості, визначається за формулою:
N = Рн ∙ Q / (1000 ∙ ηa) , кВт, (2.22)
де ηa – загальний к.к.д. агрегата; ηa = 0,75.
Коефіцієнт використання потужності агрегата визначається за формулою:
К = N ∙ 100 / Nmax , % (2.23)
де Nmax – максимальна потужність агрегата;
Nmax = 452 кВт.
Швидкість підйму піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
Vn = Vв – Vкр , м/с, (2.24)
Тривалість підйому піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
t = H / Vн , с, (2.25)
Розширюючи сила струменю рідини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
Р = 2Q2 (f ∙ F) , кПа (2.26)
2.7 Розрахунок зворотної промивки піщаної пробки
Втрати напору на гідравлічні опори при русі рідини в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
h1
= λк
∙
, м, (2.27)
де Vн – швидкість низхідного потоку рідини в кільцевому просторі, м/с.
Тут маємо на увазі, що швидкість низхідного потоку при зворотній промивці дорівнює швидкості висхідного потоку при прямій промивці.
Отже
= 0,778 м/с;
= 1,05 м/с;
= 1,48 м/с;
= 1,85 м/с.
витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском в промивальних трубах на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
h1
= φ ∙ λк
∙
, м, (2.28)
де Vв – швидкість висхідного потоку рідини в промив очних трубах, м/с.
Тут маємо