Т1 = t1 × n = 1 час 10минут × 3 = 3 часа 30 минут.
При работе насоса на II скорости:
Т2 = t2 × n = 48 минут × 3 = 144 минуты = 2часа 24 минуты.
Обратная промывка скважин предусматривает закачку жидкости в кольцевой прост между колонной НКГ и промывочными трубами. Это позволяет достигнуть более высоких скоростей восходящего потока жидкости и ускорить разрушение пробки.
Приведем расчет обратной промывки песчаной пробки.
Гидравлические сопротивления при движении жидкости:
h об = h 1 + h 2 + h 3 + h 6 м.вод.ст., (44)
где, h 1 – гидравлические сопротивления восходящего потока жидкости, м. ст. жидк.,
h2 – гидравлические сопротивления нисходящего потока жидкости, м.ст. жидк.,
h 3 – потери напора на уравновешивание способов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст.жидк.,
h6– гидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга, м. ст.жидк.
Гидравлические сопротивления в шланге h4 и в вертлюге отсутствует или ничтожно малы.
Гидравлические сопротивления восходящего потока:
h 1 = λ × Н × Vн2 м.ст.жидк., (45)
Дв – dм 2g
где, λ – коэффициент гидравлического сопротивления,
Н – глубина скважины, м.,
Дв - внутренний диаметр эксплуатационной колонны,
dм - наружный диаметр промываемых труб, м.,
Vн -скорость нисходящего потока, м/с,
g – ускорение свободного падания, м/с2
При работе насоса на I скорости: (46)
Vн 1 = 4 Q1 м/с,
П × (Дв2 - dм2 )
где, Q1 – производительность насоса, л/с., Q1 = 4,6 л/с,
Vн 1 = 4 × 4,6 = 6,11 дм/с =0,611 м/с
3,4 ×(1,222 – 0,732)
Гидравлические сопротивления нисходящего потока при работе на I скорости насоса: (47)
h11= 0,037 × 2200 × 0,6112 = 34,4 м.вод.ст.
0,122-0,073 2×9,81
Найдем скорость восходящего потока при работе насоса на I скорости:
Vв 1 = 4 Q1 = 4 ×4,6 = 15,23 дм/с = 1,523 м/с.
П dв2 3,14 × 0,622
Гидравлические сопротивления восходящего потока при работе на I скорости насоса:
h 2 1= φ λ × Н × Vв 2 (48)
h 2 1= 1,15 ×0,035 × 2200 × 1,5232 = 169 м.вод.ст.
0,062 2× 9,81
Потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст. жидкости.
h 3 1= (1 - т) ₣ × Lк ×[jп(1-Vкр) -1], м.ст. жидк. (49)
f jж Vв
где, f- площадь поперечного сечения промывочных труб, см2;
f = 0,785 × dв = 30,2 см2
h 3 1= (1 - 0,3) ×117 ×12 × [2,65 (1- 8,7 ) -1] = 48,8 м.вод. ст.
30,2 1 152,3
Найдем гидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга, при работе на I скорости: h 6 1 (50)
h 6 1= λ ×L×Vв2 (51)
dв 2д
h 6 1= 0,035 × 45 × 1,5232 = 3 м.вод.ст.
0,062 2 ×9,81
Определим общие потери на сопротивление при работе насоса на I скорости: (52)
h общ1= 34,4 +169+48,8+3 = 255 м.вод. ст.
Аналогично определяем гидравлические сопротивления при работе насоса на I скорости: Скорость нисходящего потока, м/с:
Vн2= 4 Q2 м/с,
П (Дв2 – dн2)
где, Q1 – производительность насоса при работе насоса на II скорости, Q2 = 6,4 л/с.
Vн2= 4×6,4 = 8,5 дм/с = 0,85 м/с.
3,14×(1,222 -0,732)
Гидравлические сопротивления восходящего потока, м. ст. жидк.
h 22= φ× λ2× Н × Vв2 м.вод.ст. (53)
(Дв2 – dн2) 2×9,81
Найдем скорость восходящего потока:
Vв2= 4 Q2 м/с (54)
П× dв2
Vв2= 4×6,4 = 21,2 дм/с = 327 м.вод. ст.
3,14 × 0,622
Подставляем данные по формуле:
h 22= 1,15 × 0,035 × 2200 × 2,122 = 327 м.вод.ст.
0,062 2 × 9,81
Находим потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве:
h 32= (1-т) × ₣ × Lк × [jн× (1- V кр) -1] м.вод. ст. (55)
f jж
Определяем скорость подъема размытого песка при работе насоса на I скорости:
Vп1= Vв1- Vкр м/с,
Vп1= 1,523- 0,087 = 1,436 м/с,
При работе насоса на II скорости:
Vп2= Vв2- Vкр м/с,
Vп2= 2,12-0,087= 2,033 м/с
Найдем продолжительность подъема размытой пробки после промывки ее в каждом колене до чистой воды, при работе насоса на I скорости:
t1= Н сек.,
Vп1
t1=2200 = 1536 сек = 25 минут, 36секунд.
1,436
При работе насоса на II скорости:
t2= Н сек.,
Vп2
t2= 2200=1085секунд =18минут 5 секунд
0,033
Суммарное время на обратную промывку пробок:
Т1 = t1 × n сек.,
Т1 = 1536 ×3= 4608 сек=1 час,16 минут, 48секунд.
При работе насоса на II скорости:
Т2 = t2 × n сек.,
Т2= 1085×3= 3255 сек = 54минуты,15 секунд.
Полученные результате расчетов показывают , что для промывки песчаной пробки необходимо работать на второй скорости и применять обратную промывку, при которой мощность промывочного агрегата используется лучше в Кп2 = 72% = 1,11 раза.
Ко2 64,6%
Что касается времени промывки до чистой воды, то она снижается в
Тм2 = 2 ч.24мин. = 2,66 раза.
То2 54 мин.15сек.
Описанные выше способы промывки скважин и оборудование, используемое при этом, не зависят от того, какая жидкость используется в качестве промывочной: нефть, вода, глинистый раствор.
Использование водовоздушной смеси при чистке пробок требует специального дополнительного оборудования – смесителя, компрессора и.т.п. (рисунок 3, пунктир).
От насосного агрегата промывочная жидкость направляется через обратный клапан к смесителю. От источника сжатого воздуха через регулятор расхода к смесителю подается воздух. Выйдя из смесителя, водовоздушная смесь поступает через промывочный шланг и вертлюг в колонну промывочных труб. Устье скважины оборудуют головкой для обратной промывки, а муфту нижней трубы промывочной колонны- обратным клапаном.
Технология промывки аэрированной жидкости отличается от описанных ранее.
Перед началом промывки жидкость, находящуюся в трубах, вытесняют в трап, после чего налаживают циркуляцию жидкости и уточняют соотношение сжатого воздуха и воды для промывки пробки.
После выноса пробки и спуска колоны промывочных труб на длину или колена труб насосный агрегат останавливают, а давление в полости труб снижают через контрольный вентиль. В кольцевом пространстве давление сохраняют, поскольку течению жидкости вверх по колонне промывочных труб препятствует обратный клапан.
Далее колонну труб наращивают, включают насос и восстанавливают циркуляцию водовоздушной смеси. Цикл этих операций повторяют до тех пор, пока вся пробка не будет размыта.
Для спускоподъемных операций выбираем подъемник типа Азинмаш-43П, при работе с которым допустимая глубина насосно-компрессорных труб условного диаметра 73 мм при оснастке 2 × 3 равна 3000 м (таблица 4).
Таблица 4. Допустимые глубины спуска НКТ при работе с подъемником
| Условный диаметр НКТ, мм | Глубина спуска труб при оснастке талей, м | ||
| 2 × 3 | 3 ×4 | 4 ×5 | |
| 48 | 6400 | - | - |
| 60 | 4000 | 6000 | - |
| 73 | 3000 | 4400 | 5700 |
| 89 | 2000 | 3000 | 4000 |
| 114 | 1500 | 2200 | 2800 |
Для выбора оборудования, применяемого при спускоподъемных операциях, определяем вес колонны (силу тяжести) промываемых труб:
Gт = q × Н кг,
где, Gт – вес колонны промываемых труб, кг.,
q - вес 1 м трубы с учетом веса муфты, кг.,
q = 9,4 кг
Н- длина колонны промывочных труб, м.,
Gт = 9,4 × 2200 = 20680 кг.
Учитывая вес колонны промывочных труб, выбираем следующие оборудование:
- кронблок типа КБ114-25,
- талевый блок типа ТБН3- 25,
- крюк типа КН-25,
- вертлюг типа 4ВП-50.
Талевой канат выбираем по величине усилия, которое равно:
Рр= Рх × К кг,
где, Рх – напряжение оседового конца каната, определяемое по формуле:
Рх = Рк × ßп × (ß-1)
ßп-1
где, Рк - нагрузка на крюке, кг.,
п – число канатных струн подвижного ролика (п = 4)
ß –коэффециент равный ß = 1,
h
где ح – к.п.д. каждого канатного ролика, ح= 0,98
ß = 1 = 1,02
0,98
Максимальная нагрузка на крюке Рк определяется как:
Рк = Gт + Gм кг,
Gт – вес колонны труб, кг
Gм - вес неподвижного закрепленного (мертвого) груза, кг.
Gм = Gтб + Gкр + Gв
где, Gтб - вес талевого блока, кг Gтб = 164 кг,
Gкр - вес крюка, кг; Gкр = 65кг,
Gв - вес вертлюга,кг; Gв = 39 кг.
Gм = 164+65+39= 268 кг
Тогда максимальная нагрузка на кране:
Рк = 20948 × 1,024 × (1,02-1) = 2880 кг
1,024-1
Определим разрывное усилие, с учетом запаса прочности:
Рр = Рх × к3 кг,
где, к3 – коэффициентзапаса прочности, принимаемк3 = 3
Рр = 2880 ×3 = 8640 кг
Подъемный агрегат типа Азинмаш-43П оснащается талевым канатом диаметром 15,5 мм.