Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Прямая промывка наиболее эффективна при удалении крепких пробок. Приведем расчет прямой промывки песчаных пробок, исходя из следующих данных:

1. глубина скважины Н = 2200м.

2. диаметр эксплуатационной колонны Д_н = 146 мм.

3. мощность пробки h _м = 32м.

4. условный диаметр промываемых труб d = 73 мм.

5. максимальный размер зерен песка, составляющий пробки б= 0,9 мм.

6. вид промываемого агрегата жидкости – ПАЗ -82.

7. тип промываемого агрегата жидкости – вода.

8. длина линии от насоса до шланга l = 45м.

9. наличие стационарной вышки на скважине – нет.

Гидравлические сопротивления при промывке определяются следующим образом:

 

h_об = h₁+ h ₂+ h ₃+ h ₄+ h ₅+ h ₆ (1)

 

где h₁ – гидравлические сопротивления нисходящего потока, м.ст. жидкости. h₂ – гидравлические сопротивления восходящего потока, м.ст. жидкости. h ₃ – потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст. жидкости, м.ст. жидкости. h ₄ – гидравлическое сопротивление в шланге, м.ст. жидкости. h ₅ - гидравлическое сопротивление в вертлюге, м.ст. жидкости. h ₆ - гидравлическое сопротивление в линии от массы до шланга, м.ст. жидкости.

 

V_м = 4 Q м/с,                                                                    (2)

   П d₂

 

где, Q – расход промывочной жидкости, м³/с

д – ускорение свободного падания, м/с², д = 9,81 м/с

Гидравлические сопротивления восходящего потока:

 

h₂  = φ × λ₂      Н   × V ²

                 Дв-d_н      2д

 

где, φ – коэффициент, учитывающий повышение содержания песка в жидкости, φ = 1,15

 

Д_в = Д_н- 2,5 м,                                                                              (4)

 

где, Д_н  - наружный диаметр эксплуатационной колонны, Д_н  = 0,146м.

д – толщина стенки трубы, д = 12мм =0,012м колонны,

 

Д_в = 0,146 -2 × 0,012 = 0,122 м.

 

d_н - наружный диаметр промывочный труб, d_н = 0,073м.

Vв – скорость восходящего потока жидкости, м/с;

 

Vв =         4 Q                      м/с,                                     (5)

    П (Д_в² - d_н² )

 

Потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве определяются по формуле И.А. Апресова:

 

h ₃ = (λ-т) × ₣ × lк [j_н/j_ж ( 1-V_кр/V_в) – 1 ] м/с,                               (6)

 

где, т – пористость песчаной пробки, т = 0,3

₣ - площадь сечения эксплуатационной колонны, см²:

 

₣ = 0,785 × 12,2 ² = 117 см²                                                                                       (7)

 

Lк – высота промытой пробки за одно наращивание, равная длине обной трубы или одного колена труб, lк = 12 м.

f – площадь восходящего потока жидкости, см²

 

f= 0,785 × (Д_в^{2 -} d_н²) см²

f= 0,785 × 12,2² - 7,3 см² = 75,3 см²                                         (8)

 

j_н  - удельный вес песка, кг/см³, j_н = 2,65 кг/см³

j_ж - удельный вес промывочной жидкости, кг/см³

j_ж = 1 кг/см³ V_кр – критическая скорость свободного падения песчинок, см/с по таблице №1. V_кр = 8,7 см/с

 

Таблица 1. Критическая скорость падания песчинок в жидкости

Максимал. размер зерна, мм.	Скорость свобод. падения, см/с	Максимал. размер зерен, мм	Скорость свобод. падения см/с	Максимал. размер зерен, мм	Скорость свобод. падения,см/с
0,01	0,01	0,23	2,80	1,0	9,50
0,03	0,07	0,25	3,0	1,2	11,02
0,05	0,19	0,30	3,50	1,4	12,54
0,07	0,36	0,35	3,97	1,6	14,00
0,09	0,60	0,40	4,44	1,8	14,90
0,11	0,90	0,45	4,90	2,0	15,70
0,13	1,26	0,5	5,35	2,2	16,50
0,15	1,67	0,6	6,25	2,4	17,20
0,17	2,14	0,7	7,07	2,6	17,90
0,19	2,39	,8	7,89	2,8	18,60
0,21	2,60	0,9	8,70	3,0	19,20

 

Гидравлические сопротивления в шланге (h ₄) и вертлюге (h ₅) при движении воды определяются по данным, приведенным в таблице 2.

Гидравлические сопротивления в нагнетательной линии от насоса до шланга определяются по формуле:

 

h ₆ = λ × L × V²

                  d     2_д                                                      м.вод.ст.                            (9)

 

Расчет производим при работе насоса на каждый из его скоростей:

При работе на I скорости: Q = 4,6 л/с

 

V_н =       4× 4,6 = 15,23 дм/с =1,523 м/с

    3,14 × 0,62²

 

Таблица 2. Гидравлические сопротивления в шланге и вертлюге

Расход воды, л/с	Потери литра, м.вод.ст.	Расход воды, л/с	Потери напора, м.вод.ст.
3	4	7	22
4	8	8	29
5	12	9	36
6	17	10	43

 

Коэффициент сопротивления λ₁ = 0,035 выбираем по таблице 3.

 

Таблица 3. Коэффициент трения для воды при движении в трубах

Диаметр труб, dв, мм	48	60	73	89	114
λ	0,04	0,037	0,035	0,034	0,032
Диаметр труб, dв, мм	127	146	178	194	-
λ	0,030	0,028	0,025	0,020	-

 

Находим потери на трение нисходящего потока:                        (11)

 

К₁ = 0,035 × 2200 ×   1,523²  = 143 м вод. ст.

                  0,062 2 × 9,81

 

Скорость нисходящего потока:                                                     (12)

 

V_в¹ =       4× 4,6 = 6,11 дм/с = 0,611 м/с

         3,14 ×(1,22² -0,73²)

 

Находим коэффициент сопротивления восходящего потока λ₂ по таблице №4. λ₂ = 0,037

Находим потери на трении восходящего потока:                (13)

 

h₂¹ = 1,15 × 0,037 ×    2200    × 0,611²  = 39,6 м.вод.ст.

                           0,122 -0, 79  2 × 9,81

 

Потери напора на уравновешивание столбов жидкости:          (14)

 

h ₃¹ = (1-0,3) 117×12[2,61 (1-  8,7) -1] =16,5 м.вод.ст.

             75,3          1     61,1

 

Находим потери на трении в шланге и вертлюге:                 (15)

 

h ₄¹ + h₅¹ = 10,4 м.вод.ст.

 

Находим гидравлические сопротивление в линии от насоса до шланга

 

h₆¹ = 0,035 ×     45 × 1,523² = 3 м.вод.ст.

        0,062 2× 9,81

 

Находим общее гидравлическое сопротивление:                (16)

 

h _общ = 143+ 39,6+16,5+ 10,4 +3 = 207,2 м.вод.ст.

 

При работе на II скорости Q2 =6,4 л/с, скорость потока     (17)

 

V_н =     4 × 6,4 = 21

   3,14 ×0,62²

 

Гидравлические скорости сопротивления нисходящего потока:    (18)

 

h₁ ²= 0,035 × 2200 × 2,12²  = 285 м.вод.ст.

             0,062 2 × 9,81

 

Скорость восходящего потока:

 

V_в²=     4 × 6,4                × 0,85² = 8,5 дм/с = 0,85 м/с

      3,14 × (1,22²-0,73²) 2 × 9,81

 

Находим потери на трение восходящего потока                   (19)

 

h ₂²= 1,15× 0,037 ×      2200  ×    0,85²    = 76,8 м.вод.ст.

                          0,122-0,073 2× 9,81

 

Находим потери на уравновешивание столбов жидкости          (20)

 

h ₃²= (1-0,3) × 117/75,3 × 12[2,65/1 (1-  8,7/8,5) -1] = 17,9 м.вод.ст.

 

Находим потери на трение в шланге и вертлюге: h ₄² + h ₅²  = 19 м.вод. ст. Находим гидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга h ₆²:

 

h ₆² = 0,035×     45 ×   2,12²     = 5,8 м вод.ст.

                0,062    2 × 9,81

 

Определяем общие гидравлические сопротивления:                   (22)

 

h _общ= 285+76,8+17,9+19+5,8 = 404,5 м вод.ст.

 

При работе на II скорости Q = 9,6 л/с

Находим скорость нисходящего потока воды V_н²:                      (23)

 

V_н²  =      4 × 9,6 = 31,9 дм/с = 3,19 м/с

     3,14 × 0,62²

 

Гидравлические сопротивления нисходящего потока:                (24)

 

h ₁³= 0,035 × 2200  ×    3,192 = 645 м.вод.ст.

                  0,062 2 ×9,81

 

Находим скорость восходящего потока V_в³ :

 

V_в³ =               4× 9,6    = 12,73 дм/с = 1,273 м/с

   3,14 × (1,22² – 0,73²)

 

Находим потери на трение восходящего потока h ₂³ :                  (25)

 

h ₂³ = 1,15 × 0,037 ×      2200 × 1,273² = 156,4 м. вод. ст.

                              0,122 -0,073 2 ×9,81

 

Находим потери на уравновешивание столбов жидкости:          (26)

 

h ₃³ = (1-0,3) × 117 ×12 [2,65 × (1 -   8,7   ) -1] = 19,2 м. вод.ст.

                75,3            1      127,3

 

Определяем потери на трение в шланге и вертеле по таблице 2. (27)

h ₄³  + h ₅³ =  40,2 м.вод.ст. (интегрированные данные)

Находим гидравлическое сопротивление в линии от насоса до шланга h ₆³

 

h ₆³ = 0,035 ×    45 × 3,19²      = 13,2 м.вод. ст.

                 0,062 2 ×9,81

 

Определяем общие гидравлические сопротивления:                   (29)

 

h _общ= 645+ 156,4 +19,1 +40,2 +13,2 = 873,9 м вод.ст.

 

Определяем давление на выпуске насоса:

При работе на I скорости:                                                             (30)

 

Р_н¹ = j_ж × h _общ          кт/см²

         10

 

где, j_ж – удельный вес промывочной жидкости, кг/дм³

h _общ – общие гидравлические сопротивления при работе насоса на I скорости, м. вод. ст:

 

Р_н¹ = 1 × 212,5 = 21,25 кг/см2

           10

 

При работе на II скорости:                                                            (31)

 

Р_н² = j_ж × h _общ = 1× 404,4 = 40,45 кг/см²

10 10

 

При работе на III скорости: 

 

Р_н³ = j_ж × h _общ = 1× 873,9 = 87,39 кг/см²

10 10

 

Определяем давление скважины:

При работе на I скорости:                                                              (32)

 

 Р_заб¹= j_ж × (Н + h ₂¹ + h ₃¹) кг/см²

                      10

 

где, h ₂¹   - сопротивление восходящего потока при работе насоса на I скорости, м.вод. ст., h ₃¹   - сопротивление восходящего потока при работе насоса на II скорости, м.вод. ст..

 

Р_заб¹= 1 ×  (2200 +39,6 +16,5)/ 10 = 225,6 кг/см²

 

При работе на II скорости:                                                              (33)

 

Р_заб²= j_ж × (Н + h ₂ + h ₃) = 1 (2200 +76,8 +17,9) = 229,5 кг/см²

10 10

 

При работе на III скорости:                                                             (34)

 

Р_заб³= j_ж × (Н + h ₂ + h ₃) = 1 (2200 +156,4 +19,1) = 237,6 кг/см²

10 10

 

Подсчитаем мощность, необходимую для промывки песчаной пробки:

 

  N = j_ж × h _общ × Q л/с,                                                                (35)

                  75 Га

 

где, Га – общий механический к.п.д. промывочного агрегата, Га = 0,65.

При работе насоса на I скорости:                                                (36)

 

N¹ = 1× 212,5× 4,6 = 20 л/с,

       75× 0,65

 

При работе на II скорости:                                                          (37)

 

N² = 1× 404,5× 6,4 = 53 л/с,

       75 × 0,65

 

При работе на III скорости: 

 

N³ = 1× 873,5× 9,6 = 173 л/с,

        75 × 0,65

 

Агрегат имеет максимальную мощность двигателя N_а = 82 л/с., а потому работа его на III скорости невозможна.

Найдем использование максимальной мощности промывочного агрегата:

При работе насоса на I скорости:                                                 (38)

 

К¹ = N¹  ×100% , %

       N_мак   

 

где, N¹  - мощность, необходимая для промывки песчаной пробки, л/с.,

N_мак   - максимальная мощность, необходимая для промывки песчаной пробки, л/с.

При работе насоса на I скорости:

 

К¹ =  20 × 100% = 24,4 %

    82

К² = N² × 100% = 53 × 100% = 64,6 %

   N_мак                        82

 

Определим скорость подъема размытого песка: V_м¹ = V₆¹ – V_кр м/с, (39)

где, V₆¹ – скорость восходящего насоса, м/с,

V_кр – критическая скорость, м/с

 

V_м¹ = 0,611 - 0,087= 0,524 м/с

 

При работе насоса на II скорости:                                                  (40)

 

V_м²= V₆² – V_кр = 0,85 -0,087= 0,763 м/с,

 

Определим продолжительность подъема размытой пробки после промывки ее в каждом колене до чистой воды:

При работе насоса на I скорости:                                                   (41)

 

t¹= Н / V_м сек.,

 

где, Н – глубина скважины, м

 

t¹= 2200/0,524 = 4200 сек. =1час 10 минут.

 

При работе на II скорости:

 

t²= Н = 2200 = 2880сек.= 48 минут.

V_м 0, 763

 

Подсчитаем общее время, затрагиваемое на промывку пробки (не считая времени на подготовительно-заключительные операции, развенчивание и подъем труб):

 

Т = t × n мин.,                                                                                  (42)

 

где n – число наращиваний,

 

n = h _м ,                                                                                               (43)

   L_к

 

где, h _м – высота песчаной пробки, м., h _м = 30м.

L_к  - длина колена, L_к  = 12 м.

 

n = 32 = 3

12

 

При работе насоса на I скорости:

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.