Скорость подъема размытого песка определим оп формуле (1):
υп = υв – ω, (1)
где υп - скорость подъема песчинок
υв - скорость восходящего потока жидкости;
ω - скорость падения наиболее крупных частиц в жидкости.
vПI = 0,265 – 0,1102 = 0,155 м/с;
vПII = 0,412 – 0,1102 = 0,302 м/с.
Время t необходимое для подъема размытой песчаной пробки на поверхность с глубины Н определим по формуле (2):
t=H/ υп (2)
2887
tI = = 310 мин.;
0,155 . 60
2887
tII = = 159 мин.
0,302 . 60
Обратная промывка водой.
Гидравлические потери давления при движении смеси жидкости с песком в кольцевом пространстве скважины определим по формуле (11):
.
(Па) (11)
2887 0,265 2 . 1000
p1I = 0,034 . . = 0,0446 МПа;
0,1502 – 0,073 2
2887 0,412 2 . 1000
p1II = 0,034 . . = 0,107 МПа;
0,1502 – 0,073 2
2887 0,687 2 . 1000
p1III = 0,034 . . = 0,300 МПа;
0,1502 – 0,073 2
2887 1,052 2 . 1000
p1IV = 0,034 . . = 0,703 МПа.
0,1502 – 0,073 2
Гидравлические потери давления при движении смеси жидкости с песком внутри промывочных труб определим по формуле (12):
,
(Па) (12)
2887 1,185 2 . 1000
p2I = 0,035 . 1,2 . . = 1,3513 МПа;
0,063 2
2887 1,840 2 . 1000
p2II = 0,035 . 1,2 . . = 3,2580 МПа;
0,063 2
2887 3,03 2 . 1000
p2III = 0,035 . 1,2 . . = 8,8351 МПа;
0,063 2
2887 4,7 2 . 1000
p2IV = 0,035 . 1,2 . . = 21,2579 МПа.
0,063 2
Потери давления для уравновешивания разности удельных весов жидкости в трубах и в затрубном пространстве найдем по формуле К.А. Апресова (6):
р3I
=
= 0,2472 МПа;
р3II
=
= 0,4310 МПа;
р3III
=
= 0,5637 МПа;
р3IV
=
= 0,6327 МПа.
Гидравлическими потерями в шланге и вертлюге при обратной промывке можно пренебрегать.
Потери давления в нагнетательной линии будут такие же, что и при прямой промывке.
p5I = 0,0156 МПа;
p5II = 0,0376 МПа;
p5III = 0,1020 МПа;
p5IV = 0,2454 МПа.
Давление на выкиде насоса на различных скоростях определяем по формуле (7):
РнI = 0,0446 + 1,3513 + 0,2472 + 0,0156 = 1,66 МПа;
РнII = 0,107 + 3,2580 + 0,4310 + 0,0376 = 3,83 МПа;
РнIII = 0,300 + 8,8351 + 0,5637 + 0,1020 = 9,80 МПа;
РнIV = 0,703 + 21,2579 + 0,6327 + 0,2454 = 22,84 МПа.
Давление на забой скважины определяется по формуле (8):
Рзаб=
.
(8)
2887 . 10 3 . 9,81
РзабI = + 1,3513 + 0,2472 = 29,92 МПа;
10 6
2887 . 10 3 . 9,81
РзабII = + 3,2580 + 0,4310 = 32,01 МПа;
10 6
2887 . 10 3 . 9,81
РзабIII = + 8,8351 + 0,5637 = 37,72 МПа;
10 6
2887 . 10 3 . 9,81
РзабIV = + 21,2579 + 0,6327 = 50,21 МПа.
10 6
Мощность, необходимую для промывки песчаной пробки вычислим по формуле (9):
1,66 . 106 . 3,58 . 10 -3
NI = = 8,74 кВт.;
10 3 . 0,68
3,83 . 106 . 5,56 . 10 -3
NII = = 31,32 кВт.;
10 3 . 0,68
9,80 . 106 . 9,15 . 10 -3
NIII = = 131,87 кВт.;
10 3 . 0,68
22,84 . 106 . 14,2 . 10 -3
NIV = = 476,95 кВт.
10 3 . 0,68
Работа на третьей и четвертой скоростях невозможна.
Коэффициент использования максимальной мощности промывочного агрегата (%) рассчитаем по формуле (10):
8,74 . 100
КаI = = 7,9 %;
110
31,32 . 100
КаII = = 28,5 %.
110
Скорость подъема размытого песка рассчитаем оп формуле (1):
vПI = 1,185 – 0,1102 = 1,07 м/с;
vПII = 1,840 – 0,1102 = 1,73 м/с.
Время t необходимое для подъема размытой песчаной пробки на поверхность с глубины Н определим по формуле (2):
2887
tI = = 45 мин.;
1,07 . 60
2887
tII = = 28 мин.
1,73 . 60
Справочные таблицы.
Скорость движения жидкости в промывочных трубах в м/с.
Таблица 2.7.2.1
|
Расход жидкости, л/с |
Наружный диаметр промывочных труб, мм |
|||
|
60 |
73 |
89 |
114 |
|
|
1 |
0,495 |
0,331 |
0,22 |
0,12 |
|
2 |
0,999 |
0,662 |
0,44 |
0,252 |
|
3 |
1,485 |
0,993 |
0,66 |
0,378 |
|
4 |
1,985 |
1,324 |
0,88 |
0,504 |
|
5 |
2,475 |
1,655 |
1,1 |
0,66 |
|
6 |
2,97 |
1,986 |
1,32 |
0,756 |
|
7 |
3,465 |
2,317 |
1,54 |
0,882 |
|
8 |
3,96 |
2,648 |
1,76 |
1,008 |
|
10 |
4,95 |
3,31 |
2,2 |
1,26 |
|
15 |
7,426 |
4,966 |
3,3 |
1,89 |
Скорость движения жидкости в кольцевом пространстве υв в м/с.
Таблица 2.7.2.2
|
Расход жидкости, л/с |
Наружный диаметр эксплуатационной колонны, мм. |
||||||||||||||||||
|
114 |
141 |
168 |
194 |
219 |
|||||||||||||||
|
Наружный диаметр промывочных труб, мм. |
|||||||||||||||||||
|
60 |
73 |
60 |
73 |
60 |
73 |
89 |
60 |
73 |
89 |
114 |
60 |
73 |
89 |
114 |
|||||
|
|
|||||||||||||||||||
|
1 |
0,12 |
0,27 |
0,10 |
0,12 |
0,07 |
0,07 |
0,09 |
0,05 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
||||
|
2 |
0,39 |
0,53 |
0,20 |
0,23 |
0,14 |
0,15 |
0,18 |
0,09 |
0,10 |
0,11 |
0,15 |
0,07 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
||||
|
3 |
0,59 |
0,8 |
0,30 |
0,35 |
0,2 |
0,22 |
0,26 |
0,14 |
0,15 |
0,17 |
0,22 |
0,10 |
0,10 |
0,11 |
0,14 |
||||
|
4 |
0,79 |
1,06 |
0,40 |
0,46 |
0,27 |
0,3 |
0,35 |
0,2 |
0,20 |
0,22 |
0,29 |
0,14 |
0,14 |
0,15 |
0,18 |
||||
|
5 |
0,98 |
1,33 |
0,50 |
0,58 |
0,34 |
0,37 |
0,44 |
0,24 |
0,25 |
0,28 |
0,37 |
0,17 |
0,18 |
0,19 |
0,23 |
||||
|
6 |
1,18 |
1,6 |
0,60 |
0,69 |
0,41 |
0,45 |
0,52 |
0,28 |
0,30 |
0,34 |
0,44 |
0,20 |
0,21 |
0,23 |
0,27 |
||||
|
7 |
1,38 |
1,86 |
0,70 |
0,81 |
0,47 |
0,52 |
0,61 |
0,33 |
0,35 |
0,39 |
0,51 |
0,24 |
0,25 |
0,27 |
0,32 |
||||
|
8 |
1,58 |
2,13 |
0,80 |
0,92 |
0,54 |
0,59 |
0,7 |
0,38 |
0,40 |
0,45 |
0,58 |
0,27 |
0,28 |
0,30 |
0,36 |
||||
|
10 |
1,97 |
2,66 |
1,0 |
1,15 |
0,68 |
0,74 |
0,87 |
0,47 |
0,50 |
0,56 |
0,73 |
0,34 |
0,35 |
0,38 |
0,45 |
||||
|
15 |
2,95 |
3,99 |
1,50 |
1,73 |
1,01 |
1,11 |
1,31 |
0,71 |
0,75 |
0,84 |
1,1 |
0,51 |
0,53 |
0,57 |
0,68 |
||||
Критическая скорость падения частичек ω.
Таблица 2.7.2.3
|
Максимальный размер зерен, мм |
Скорость свободного падения, м/с |
Максимальный размер зерен, мм |
Скорость свободного падения, м/с · 104 |
Максимальный размер зерен, мм |
Скорость свободного падения, м/с · 104 |
|
0,01 |
0,0001 |
0,23 |
0,028 |
1 |
0,095 |
|
0,03 |
0,0007 |
0,25 |
0,03 |
1,2 |
0,1102 |
|
0,05 |
0,0019 |
0,3 |
0,035 |
1,4 |
0,1254 |
|
0,07 |
0,0036 |
0,35 |
0,0397 |
1,6 |
0,14 |
|
0,09 |
0,006 |
0,4 |
0,0444 |
1,8 |
0,149 |
|
0,11 |
0,009 |
0,45 |
0,049 |
2 |
0,157 |
|
0,13 |
0,0126 |
0,5 |
0,0535 |
2,2 |
0,165 |
|
0,15 |
0,0167 |
0,6 |
0,0625 |
2,4 |
0,172 |
|
0,17 |
0,0214 |
0,7 |
0,0707 |
2,6 |
0,179 |
|
0,19 |
0,0239 |
0,8 |
0,0789 |
2,8 |
0,186 |
|
0,21 |
0,026 |
0,9 |
0,087 |
3 |
0,192 |