Гидравлический расчет промывки забойных песчанньгх пробок

Федеральное агентство по образованию ГОУВПО

«Самарский Государственный Технический Университет»

Нефтетехнологический факультет

 

 

Методические рекомендации к

лабораторной работе
«Гидравлический расчет промывки
забойных песчаных пробок»

по дисциплине «Капитальный и подземный
ремонт скважин» на тему:

 

 

 

Самара 2011

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Произвести гидравлический расчет промывки забойной песчаной пробки для условий скважины, приведенных в табл. 3. Значения параметров выбираются согласно, номеру варианта получаемого путем суммирования двух последних цифр номера зачетной книжки.

Параметр	Глубина скважины, м	Диаметр фонтанных труб, ММ	Диаметр эксплуата­ционной колонны, мм	Расход жидкости, л/с.	Макси­мальный размер зе­рен, мм
Вариант.	Обозначение
	Н [103]	dn	D	Q	-
					0,05
	2,5				0,11
					0,15
	3,5				0,21
					0,25
	4,5				0,3
					0,35
	2,5				0,7
					0,8
	3,5				0,9
					1,0
	4,5		219-		1,2
					1,4
	2,5				1,6
					1,8
	3,5				2,0
					0,7
	4,5				0,8
					0,9

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОМЫВКИ ЗАБОЙНЫХ ПЕСЧАННЬГХ ПРОБОК

Этот расчет состоит в определении продолжительности промывки, потерь напора, давления на выкиде промывочного насоса, затрачиваемой мощности.

При промывке скорость восходящего потока жидкости должна быть больше скорости свободного падения наиболее крупных частиц пески в этой жидкости

Скорость подъема размытого песка определяется по следующей формуле:

υ_п = υ_в- ω (I)

где υ_п - скорость подъема песчинок;

υ_в - скорость восходящего потока жидкости;
ω -скорость падения наиболее крупных частиц в жидкости.
Значения υ_в и ω берутся из табл. 1, 2, 3 приложения исходя из условий прямой промывки

Время t необходимое для подъема размытой песчаной пробки на поверхность с
глубины Н, будет определятся как

(2)

Допускаемые глубины промывки рассчитываются с учетом величины давления на выкиде промывочного насоса,_: которое должно быть достаточным для преодоления всех гидравлических сопротивлений, возникающих при прохождении промывочной жидкости в стволе скважины.

Общее гидравлическое сопротивление, как при прямой, так и при обратной промывке, складывается из следующих величин;

h_общ =h₁ + h₂+ h₃ + h₄ + h₅

где h₁ – сопротивление при движении нисходящего потока жидкости;

h₂ - сопротивление при движении восходящего потока жидкости;

h₃ - потеря напора для уравновешивания разности удельных весов жидкости в трубах и в затрубном пространстве;

h₄ - потери напора в вертлюге и шланге;

h₅ - гидравлическое сопротивление в нагнетательной линии.

Все величины сопротивлений даются в метрах столба промывочной жидкости и определяются по приведенным ниже формулам и табл.4, 5.

Прямая промывка водой. Гидравлическое сопротивление при движении жидкости внутри промыво,чных труб (м вод.ст):

где λ - коэффициент гидравлического сопротивления (по табл. 6);

Н - глубина скважины, м;

d _в - внутренний диаметр промывочных труб, м;

υ_н - скорость нисходящего потока жидкости в зависимости от расхода ее и диаметра труб (определяется по табл. 1);

g- ускорение силы тяжести в м/с².

Гидравлическое сопротивление при движении смеси жидкости с песком в кольцевом пространстве скважины (м вод.ст):

(5)

где φ = 1,1 -1,2 - -коэффициент, учитывающий повышение гидравлического сопротивления от содержания песка в жидкости;

λ -коэффициент гидравлического сопротивления при движении воды в кольцевом пространстве (определяется по диаметру труб, эквивалентному разности диаметров (D - d_n)

D - диаметр эксплуатационной колонны, м;

d_n - наружный диаметр промывочных труб в м;

υ_в -скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве (определяется по табл. 3).

Гидравлическое сопротивление в шланге и вертлюге h₄ находится по опытным даннам (табл 5)

Гидравлическое сопротивление в нагнетательной линии h₅ от насоса до шланга определяется аналогично сопротивлению в промывочных трубах (при коротких трубах эта величина небольшая).

Давление на выкиде насоса зависит от суммы гидравлических сопротивлений (атм)

(6)

Давление на забой скважины (атм):

 

(7)

Мощность, необходимая для промывки песчаной пробки (л.с):

(8)

где Q- производительность насоса(расход жидкости) в л/с.;

η_а - общий механический КПД промывочного агрегата (0,72 - 0, 8).

Исходя из требуемой мощности, определим требуемое количество агрегатов

- мощности промывочного агрегата (Табл 7.)

Использование максимальной мощности промывочного агрегата (%);

Ка =100N/ N_max (9)

Обратная промывка водой Гидравлическое сопротивление при движении жидкости в затрубном пространстве:

 

Гидравлическое сопротивление при движении смеси жидкости с песком внутри насосно-компрессорных труб:

 

Потери напора на уравновешивании разности удельных весов жидкости в насосно-компрессорных трубах и в затрубном пространстве h₃ определяются по табл. п. 4.

Гидравлическое сопротивление в шланге и вертлюге h₄ при обратной промывке обычно отсутствует.

Гидравлическое сопротивление в нагнетательной линии h₅ - будет то же, что и при прямой промывке

Дальнейшие расчеты (давление на выкиде насоса, давление на забой скважины, необходимой мощности, скорости и продолжительности подъема размытого песка) ведутся также, как и для прямой промывки.

Гидравлический расчет промывки песчаных пробок нефтью аналогичен расчету промывки водой, но вследствие более высокой вязкости нефти улучшаются показатели промывки - требуется меньше времени, и получается более высокое использование мощности промывочного агрегата.

Контрольные вопросы:

1. При каких операциях подземного ремонта применяется промывка ЗПП.

2. Промывка ЗПП относится к РИР, профилактическим работам с НКТ или насосным оборудованием, с обсадной колонной, ОПЗ, зарезкой боковых стволов, аварийных, ловильных работах, вторичному вскрытию пласта или др.

3. Как определить продолжительности промывки при обратном способе.

4. Как определить продолжительности промывки при обратном способе.

5. Из каких составляющих складывается общее гидравлическое сопротивление.

6. Куда движется восходящий поток при прямой промывке.

7. Куда движется нисходящий поток при обратной промывке.

8. Какие движения совершают песчинки в восходящем потоке.

9. Отличается ли плотность жидкости в восходящем и нисходящем потоке.

10. Чем отличается промывка нефтью, по сравнению с промывкой водой.

11. Как рассчитать необходимый объем промывочной жидкости.

12. Чем ограничено кольцевое пространство.

13. Каим давлением опрессовывается промывочная система.

14. Что происходит с промывочной жидкостью на устье.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Скорость движения жидкости в промывочных трубах (см/сек) Таблица 1

Расход жидкости л/с.	Диаметр труб в мм
	49,5	33,1	22,0	12,6
	99,9	66,2	44,0	25,2.
	148,5	99,3	66,0	37,8
	198,5	132,4	88,0	50,4
	247,5	165,5	110,0	66,0
	297,0	198,6	132,0	75,6
	346,5	231,7	154,0	88,2
	396,0	264,8	176,0	100,8
	495,0	331,0	220,0	126,0
	742,6	496,6	330,0	198,0

Критическая скорость падения частичек ω Таблица 2

Максималь­ный размер зерен, мм	Скорость свободно­го паде­ния, см/с.	Макси­мальный размер зе­рен, мм	Скорость свобод­ного па­дения, см/с.	Максималь­ный размер зерен, мм	Скорость свободного падения, см/с.
0,01	0,01	0,23	2,8
0,23		9,5
0 03	0,07	0,25		1,2	11,02
0,05	0,19	0,3	3,5	1.4	12, 54
0,07	0,36	0,35	3,97	1,6
0,09	0,6	0,4	4,44	1,8	14.9
0,11	0,9	0,45	4,9		15,7
0,13	1,26	0,5	5,35	2,2	16,5
0,15	1,67	0,6	6,25	2,4	17,2
0,17	2,14	0,7	7,07	2,6	17,9
0,19	2,39	0,8	7,89	2,8	18,6
0,21	2,6	0,9	8,7		19,2

Скорость движения жидкости в кольцевом пространстве υ_в см/с. Таблица 3

 

Расход	Диаметр эксплуатационной колонны мм. жидкости, л/сек Диаметр эксплуатационной колонны. мм.
л/сек
	Диаметр насосно-компрессорных труб мм.
									1.14				73 89
	19,7	26,6		11,5	6,75	7, 4	8,72	4,76		5,6	7,3	3,4	3,5	3,8	4,5
	39,4	53,2		23.	13,5	14,8	17,5	9,4		11,2	14,5	6,8		7,6
	59,0	79,8		34,5	20,2	22,2	26,2	14,3	16,3	16,8	21,8	10,2	10,.5	11,4	13,5
	78,8	106,4				29,6	34,9	18,9		22,4	29,2	13,6		15,2
	98,4			57,5	33,8		43,6	23,6			36,5		22,5		22,5
		159,6			40,5	44,5	52,3	28,4			43,5	20,4		22,8
	137,8	186,2		80,5	47,3	51,8	61,1			33,7	50,8	23,8	24.5	26,6	31,5
	157,6	212,8				59,3	69,8	37,8		44,3		27,2		30,4
					67,5		87,2	47,2
				172,5				70,7			109,5		52,5		67,5

Значение потерь напора h₃ для уравновешивания разности удельного веса жидкости в трубах и затрубном пространстве, м вод. ст. Таблица 4

 

Диаметр экс­плуатационной колонны	Диаметр промывочных труб dусл мм.
Прямая промывка	Обратная промывка
			-	-			-	-
				-				-
	-				-

Таблица 5

 

Расход воды, л/с.	Потери напора, м вод. ст.	Расход воды, л/с.	Потери напора, м вод. ст.
		10

Коэффициент гидравлического сопротивления λ для воды Таблица 6

 

Диаметр труб, мм
Значение λ	0,04	0,037	0,035	0,034	0,032

Промывочные агрегаты Табл7

№	Промывочный артегат	Мощность Л.с.	Марка насоса	Наибольшее давление Мпа	Наибольшая подача Дм3/сек
	АЦ-320		НПЦ-32
	Агр промывочно-продавочный ППА-200		ППА-200		21,8

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: