1202

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

Работа на IV скорости невозможна.

9.Использование максимальной мощности промывочного агре­

* = - 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

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

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

При скоростях II, III и IV эти потери соответственно равны

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

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

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)

2 0 5

П р и м е ч а н и е . I, II, III — скорости промывки.

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

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

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

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

где Р — натяжение ходового конца каната, Н; v — скорость на­ вивки каната на барабан, м/с; к]об — общий механический к. п. д.

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,

G = G, + G 2,

Здесь Gj = 1960 Н — вес гидробура; G2 — вес песка и жидко­

2 1 0