9 Расчет промывки песчаной пробки

Задача 14

Глубина скважины L; диаметр эксплуатационной колонны D; диаметр промывочных труб d; расчетный диаметр песчинок dп = 1мм; песчаная пробка высотой h. Долевой объем песчинок в смеси b=0,01. Для промывки применяется техническая вода с вязкостью ж= 0,11 Пас и плотностью ж = 1050 кг/м . Плотность песка п= 2500 кг/м . Время разрушения пробки погружением колонны НКТ на одну трубу составляет Т0. Для промывки предварительно намечена насосная установка Азинмаш-32М.

Рассчитать необходимое давление при прямой промывке на выкиде насоса; мощность двигателя; время промывки и разрушающую силу струи потока.

Скорость исходящего потока V_исх определяется согласно [4, с.44] по формуле

, (9.1)

где q – производительность насоса;

d_НКТ – внутренний диаметр НКТ.

Число Рейнольдса для исходящего потока

, (9.2)

где ρ_ж , μ_ж – соответственно плотность и динамическая вязкость

промывочной жидкости.

Коэффициент трения при движении промывочной жидкости определяется по формуле

при Re _исх ≤ 2320; (9.3)

при Re _исх > 2320. (9.4)

Гидравлические потери исходящего потока согласно [4, с.44]

. (9.5)

Скорость восходящего потока пульпы v_в определяется согласно [4, с.44] по формуле

; (9.6)

, (9.7)

где q' - расход жидкостно-песчаной смеси;

D_вн - внутренний диаметр эксплуатационной колонны;

в - долевой объем песчинок в смеси.

Варианты заданий к четырнадцатой контрольной задаче по теме «Расчет промывки песчаной пробки»

Номер варианта	L, м	D, м	d, мм	h , м	Т0, с
1	1150	114	48	12	350
2	1020	114	48	10	360
3	860	114	60	9	340
4	720	127	73	15	325
5	850	127	89	10	320
6	1850	114	48	11	390
7	1480	114	48	12	520
8	1300	114	60	13	350
9	1350	168	73	14	360
10	1020	146	89	10	340
11	1950	114	48	8	325
12	1450	114	48	9	320
13	950	114	60	7	390
14	1000	127	73	12	520
15	980	127	89	10	350
16	2150	114	48	9	360
17	1040	114	48	15	340
18	900	114	60	10	325
19	850	168	73	11	320
20	950	146	89	12	390
21	1700	114	48	13	520
22	1450	114	48	14	350
23	1200	114	60	10	360
24	950	127	73	8	340
25	800	127	89	9	325
26	1650	114	48	7	320
27	1450	114	48	12	390
28	950	114	60	10	520
29	1000	168	73	9	350
30	980	146	89	15	360
31	2150	114	48	10	340
32	1450	114	48	11	325
33	950	114	60	12	320
34	1000	127	73	13	390
35	980	127	89	14	520
36	2150	114	48	10	480
37	1800	114	60	8	360
38	1400	114	60	9	450
39	950	168	89	7	500
40	2000	146	73	11	320

Вязкость μ_жп и плотность ρ_жп жидкостно-песчаной смеси определяется согласно [4, с.41] по формулам:

; (9.8)

, (9.9)

где ρ_п – плотность песка, кг/м³.

Число Рейнольдса восходящего потока

. (9.10)

Коэффициент трения восходящего потока:

при Rе ≤ 2320; (9.11)

при Rе > 2320. (9.12)

Гидравлические потери восходящего потока

, (9.13)

где d_н – наружный диаметр НКТ.

Тогда суммарные гидравлические потери

, (9.14)

Установленная мощность двигателя определяется по формулам согласно [4, с.44]

; (9.15)

, (9.16)

где N_гидр. - гидравлическая мощность насосного агрегата;

к - коэффициент использования мощности, к = 1,6 ÷ 1,75.

Скорость подъема песчинок определяется по формуле

, (9.17)

где υ_ст – скорость стесненного оседания песчинки.

Скорость свободного оседания частиц песка при отстое определяется формулой Стокса [4, с.40]

, (9.18)

где d_п – диаметр песчинок;

ρ_п – плотность песка;

ρ_ж – плотность дисперсной среды (воды).

Скорость стесненного осаждения определяли согласно [4, с.41]

; (9.19)

; (9.20)

, (9.21)

где ε – объемная доля дисперсной среды;

φ(ε) – кратность снижения скорости оседания песчинок в стесненной

среде.

Время промывки определяется согласно [4, с.44] по формуле

, (9.22)

где Т₀ - время разрушения пробки погружением колонны НКТ на одну трубу.

Разрушающая сила струи, приходящаяся на 1 м², определяется по формуле [4, с.44]

. (9.23)