ОПорядок проведення заняття

5.1оОзнайомитися з методами промивання піщаних пробок, комплектом обладнання, схемами розміщення його на свердловині.

5.2оЗа плакатами і технічною документацією ознайомитись з основними параметрами, конструкцією насосних агрегатів і промивальних вертлюгів.

5.3оЗгідно таблиці 5.1 та варіанту, погодженого з викладачем, провести розрахунок параметрів, вибрати основне обладнання для забезпечення промивання піщаної пробки на свердловині, що експлуатується УШСН (згідно попереднього практичного заняття).

5.3.1оВибрати схему (метод) промивання, зарисувати її і скласти експлікацію до неї.

5.3.2оПровести підбір промивальної колони НКТ і розрахувати її на міцність. Для вибору і розрахунку колони НКТ користуватись даними приведеними в таблицях 5.2 - 5.5.

Визначення максимальної ваги колони промивальних труб здійснити за формулою

, Н, (5.1)

де - глибина опускання промивальних труб, м;

- маса погонного метра труб, кг/м;

- вага стовпа рідини в колоні НКТ, Н.

Для перевірки колони труб на міцність скористатись основними залежностями:

для нерівноміцних (гладких) труб

, (5.2)

де - зрушуюче навантаження для різьбового з'єднання гладкої нкт, н;

- коефіцієнт запасу міцності колони НКТ (приймається рівним від 1, 3 до 1, 5).

для рівноміцних (з висадженими назовні кінцями) труб

, (5.3)

де - площа перерізу тіла НКТ, м²;

- границя плинності матеріала труби, Па.

5.3.3оВизначити мінімальну витрату промивальної рідини, яку повинна розвивати насосна установка для піднімання розмитого піску. Швидкість піднімання розмитого піску

, (5.4)

де - швидкість піднімання піску;

- швидкість висхідного потоку промивальної рідини;

- критична швидкість вільного падіння піску в рідині, (табл. 5.6).

Якщо прийняти, що при запобігається ріст концентрації піску в промивальній рідині, то мінімальна швидкість піднімання розмитого піску буде

. (5.5)

Тоді мінімальна швидкість висхідного потоку рівна

. (5.6)

При прямому промиванні мінімальна швидкість висхідного потоку забезпечується при наступній мінімальній подачі

, м³/с, (5.7)

де - внутрішній діаметр обсадної колони, м;

- зовнішній діаметр промивальних труб, м;

- критична швидкість вільного падіння піску в рідині, м/с.

При зворотному промиванні

, м³/с, (5.8)

де - внутрішній діаметр промивальних труб, м;

- критична швидкість вільного падіння піску в рідині, м/с.

5.3.4оПідібрати насосний агрегат і промивальний вертлюг згідно даних таблиць 5.11-5.13.

5.3.5оПровести гідравлічний розрахунок промивання, який зводиться до визначення величин гідравлічних втрат при русі рідини.

Загальні гідравлічні втрати при промиванні визначаються за формулою

, м, (5.9)

де - втрати напору при проходженні низхідного потоку рідини;

- втрати напору при проходженні суміші рідини з розмитим піском;

- втрати напору на врівноваження різниці питомих ваг рідини і суміші в трубах;

- втрати напору на гідравлічні опори в шланзі та вертлюзі при русі промивальної рідини;

- втрати напору на шляху від насоса до шланга.

Втрати напору при проходженні низхідного потоку при прямому промиванні визначаються за формулою

, м, (5.10)

де - коефіцієнт гідравлічного тертя для води, який залежить від діаметра труб, його значення приводяться в таблиці 5.9;

- глибина опускання промивальних труб, м;

- внутрішній діаметр промивальних труб, м;

- швидкість низхідного потоку рідини в промивальних трубах, м/с.

Втрати напору при проходженні суміші рідини з розмитим піском у висхідному потоці при прямому промиванні становлять

, м, (5.11)

де - коефіцієнт, який враховує підвищення гідрав-лічних втрат при наявності піску в рідині, приймається від 1, 1 до 1, 2;

- швидкість висхідного потоку рідини в кільцевому просторі, м/с;

- внутрішній діаметр експлуатаційної колони, м;

- зовнішній діаметр промивальних труб, м.

Додатковий напір, який необхідно подолати в зв'язку з рівницею гідростатичних напорів в промивальних трубах і в кільцевому просторі, внаслідок наявності піску у висхідному потоці, визначається як

, м, (5.12)

де - пористість піщаної пробки, приймається

від 0, 3 до 0, 45;

- площа прохідного січення експлуатаційної колони, м²;

- висота пробки, промитої за один прийом (довжина одної труби або свічки із 2-х труб), м;

- площа перерізу кільцевого простору між експлу-атаційною колоною і колоною промивальних труб, м²;

- густина промивальної рідини, кг/м³;

- густина піску, ().

Втрати напору в шланзі і вертлюзі приймаються в залежності від витрати промивальної рідини з таблиці 5.10.

Втрати напору на шляху від насоса до шланга

, м, (5.13)

де - коефіцієнт гідравлічного тертя при русі рідини в маніфольді;

- довжина маніфольда промислового агрегату, ( м);

- внутрішній діаметр маніфольда, (маніфольд виконаний із насосно-компресорних труб умовним діаметром

73 мм), м;

- швидкість руху рідини в маніфольді, м/с.

При розрахунку втрат при зворотному промиванні існують незначні відмінності, а саме:

- втрати напору при проходженні низхідного потоку (в кільцевому просторі) при зворотному промиванні визначаються за формулою

, м; (5.14)

- втрати напору при проходженні суміші рідини з розмитим піском у висхідному потоці (всередині промивальних труб) при зворотному промиванні становлять

, м; (5.15)

- при розрахунку додаткового напору, який необхідно подолати в зв'язку з різницею гідростатичних напорів в промивальних трубах і в кільцевому просторі, внаслідок наявності піску у висхідному потоці, необхідно у формулу (5.12) замість площі кільцевого простору підставити площу прохідного січення промивальних труб;

- гідравлічні втрати напору в шланзі і вертлюзі при зворотному промиванні відсутні ().

5.3.6оВизначити потужність, яка необхідна для промивання, за формулою

, кВт, (5.16)

де - загальні гідравлічні втрати при промиванні, м;

- подача насоса, м³/с;

- ККД агрегату (приймається від 0, 7 до 0, 8).

5.3.6оВизначити коефіцієнт використання максимальної потужності агрегату

N

K = ––––– ´ 100, %, (5.17)

N_max

де - максимальна потужність агрегату, кВт.

5.3.7оВсі розрахунки проводити паралельно для всіх швидкостей вибраного промивального агрегату і вибрати оптимальний режим промивки.

5.3.8оВизначити тиск на вибій свердловини

Тиск на вибій свердловини при зворотному промиванні буде більший, ніж при прямому промиванніна величину різниці в гідравлічних втратах в кільцевому просторі і в підйомних трубах. Цей тиск рівний

, МПа, (5.18)

де - густина промивальної рідини, кг/м³.

При прямому промиванні загальні гідравлічні втрати менші, ніж при зворотному.

5.3.9оВизначити запас (об'єм) промивальної рідини і кількість ємностей для її транспортування

, (5.19)

де - об'єм промивальної рідини, м³;

- об'єм свердловини з врахуванням спущених

труб, м³.

Промивальна рідина в кількості рівній об'єму свердловини з врахуванням спущених труб заливається в свердловину, а від 0, 2 до 0, 3 об'єму свердловини повинні зберігатись в ємностях. За цією величиною підбирається об’єм промивальної рідини.

 

ОПитання для самоконтролю

6.1оНазвіть основні причини утворення піщаної пробки.

6.2оЯкі методи застосовують на практиці для ліквідації піщаної пробки?

6.3оПерелічіть основні переваги і недоліки прямого, зворотного і комбінованого промивання.

6.4оЯкий порядок виконання гідравлічного розрахунку промивання?

6.5оЯке обладнання використовують для промивання піщаної пробки? Його основні характеристики?

7оПерелік посилань

7.1 Сулейманов А.Б., Карапетов В.А., Яшин А.С. Техника и технология капитального ремонта скважин. - М.: Недра, 1987. – 316 с.

7.2оБухаленко Е.И., Бухаленко В.Е. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. - М.: Недра, 1991. -336 с.

7.3оСулейманов А.Б., Карапетов В.А., Яшин А.С. Практические расчеты при текущем и капитальном ремонте скважин. - М.: Недра, 1984. – 212 с.

 

Таблиця 5.1 – Вихідні дані до практичного заняття

Варіант	Висота піщаної пробки, м	Середній діаметр піщинок в пробці, мм	Вид промивальної рідини	Характеристика піщаної пробки
		1, 2	вода	щільна
		1, 0	вода	дуже щільна
		0, 9	вода	щільна
		1, 0	вода	дуже щільна
		0, 8	вода	щільна
		0, 9	вода	дуже щільна
		1, 2	вода	щільна
		1, 0	вода	дуже щільна
		0, 9	вода	щільна
		0, 7	вода	дуже щільна
		0, 9	вода	щільна
		0, 9	вода	дуже щільна
		0, 6	вода	щільна
		0, 5	вода	дуже щільна
		0, 8	вода	щільна
		0, 6	вода	дуже щільна
		0, 7	вода	щільна
		0, 8	вода	дуже щільна
		1, 0	вода	щільна
		1, 2	вода	дуже щільна
		0, 7	вода	щільна
		0, 5	вода	дуже щільна
		1, 0	вода	щільна
		0, 9	вода	дуже щільна
		1, 0	вода	щільна

 

Таблиця 5.2 – Рекомендовані діаметри промивальних труб залежно від діаметра експлуатаційної колони

 

№	Умовний діаметр Експлуатаційної колони, мм	Умовний діаметр НКТ, мм
гладких	рівноміцних
		73, 89, 102 60, 73, 89 48, 60, 73 48, 60

 

Таблиця 5.3 – Характеристика НКТ

 

Умовний діаметр, мм	Товщина стінки, мм	Маса 1м труби з муфтою (при довжині 8м), кг
Труби гладкі
	4, 0 5, 0 5, 5 7, 0 6, 5 6, 5	4, 45 7, 00 9, 16 11, 68 13, 67 15, 78
Труби з висадженими на зовні кінцями(рівноміцні)
	4, 0 5, 0 5, 5 7, 0 6, 5 8, 0 6, 5	4, 59 7, 20 9, 73 11, 96 14, 09 16, 83 16, 14

 

Таблиця 5.4 - Зрушуючі навантаження для гладких НКТ, кН

 

Умовний діаметр, мм	Товщина стінки, мм	Група міцності
Д	К	Е	Л	М
	4, 0 5, 0 5, 5 7, 0 6, 5 6, 5

 

 

Таблиця 5.5 - Механічні властивості сталей НКТ

Позначення	Група міцності
Д	К	Е	Л	М
Границя міцності , МПа Границя плинності , МПа

 

Таблиця 5.6 – Швидкість вільного падіння піщинок у воді

Розмір зерен, мм	Швидкість вільного падіння, см/с	Розмір зерен, мм	Швидкість вільного падіння, см/с	Розмір зерен, мм	Швидкість вільного падіння, см/с
0, 01 0, 03 0, 05 0, 07 0, 09 0, 11 0, 13 0, 15	0, 01 0, 07 0, 19 0, 35 0, 60 0, 90 1, 26 1, 67	0, 17 0, 19 0, 21 0, 23 0, 25 0, 30 0, 35 0, 40	2, 14 2, 39 2, 60 2, 80 3, 00 3, 50 3, 97 4, 44	0, 45 0, 50 0, 60 0, 70 0, 80 0, 90 1, 00 1, 20	4, 90 5, 35 6, 25 7, 07 7, 89 8, 70 9, 50 11, 02

 

Таблиця 5.7 – Швидкість руху рідини в затрубному просторі (м/с)

Витрата рідиниQ, дм3/с	Діаметр експлуатаційної колони, мм
Діаметр насосно-компресорних труб, мм
	0, 16 0, 33 0, 49 0, 66 0, 82 0, 98 1, 15 1, 31 1, 48 1, 64 1, 97 2, 46 2, 79 3, 28	0, 20 0, 40 0, 60 0, 80 1, 00 1, 20 1, 40 1, 60 1, 80 2, 00 2, 40 3, 00 3, 40 4, 00	0, 13 0, 27 0, 40 0, 53 0, 67 0, 80 0, 93 1, 07 1, 20 1, 33 1, 60 2, 00 2, 27 2, 67	0, 15 0, 31 0, 46 0, 62 0, 77 0, 92 1, 08 1, 23 1, 38 1, 54 1, 85 2, 31 2, 62 3, 08	0, 19 0, 39 0, 59 0, 78 0, 98 1, 18 1, 37 1, 57 1, 76 1, 96 2, 35 2, 94 3, 33 3, 92

 

Продовження таблиці 5.7

 

Витрата рідиниQ, дм3/с	Діаметр експлуатаційної колони, мм
Діаметр насосно-компресорних труб, мм
	0, 10 0, 19 0, 29 0, 38 0, 48 0, 57 0, 67 0, 77 0, 86 0, 96 1, 15 1, 44 1, 63 1, 92	0, 11 0, 22 0, 33 0, 44 0, 55 0, 66 0, 77 0, 88 0, 99 1, 10 1, 32 1, 65 1, 87 2, 20	0, 14 0, 28 0, 42 0, 56 0, 70 0, 85 0, 99 1, 13 1, 27 1, 41 1, 69 2, 11 2, 39 2, 82	0, 07 0, 15 0, 22 0, 30 0, 37 0, 44 0, 52 0, 60 0, 66 0, 74 0, 88 1, 11 1, 25 1, 49	0, 09 0, 17 0, 27 0, 34 0, 43 0, 52 0, 61 0, 70 0, 78 0, 87 1, 04 1, 36 1, 48 1, 74	0, 10 0, 21 0, 31 0, 41 0, 52 0, 62 0, 73 0, 83 0, 93 1, 04 1, 25 1, 56 1, 77 2, 08

 

Таблиця 5.8 – Швидкість руху рідини в проми-вальних трубах (м/с)

 

Витрата рідиниQ, дм3/с	Діаметр насосно-компресорних труб, мм
	2, 36 3, 15 3, 93 4, 72 5, 51 6, 30 7, 08 7, 89 9, 45 10, 23 13, 38	1, 53 2, 04 2, 55 3, 06 3, 57 4, 08 4, 59 5, 10 6, 12 7, 65 8, 50	1, 00 1, 33 1, 66 2, 00 2, 33 2, 66 3, 00 3, 33 4, 00 5, 00 5, 66	0, 66 0, 88 1, 10 1, 32 1, 54 1, 76 1, 98 2, 20 2, 62 3, 30 3, 77	0, 48 0, 64 0, 80 0, 96 1, 12 1, 28 1, 44 1, 60 1, 92 2, 40 2, 74	0, 37 0, 50 0, 62 0, 75 0, 88 1, 00 1, 11 1, 25 1, 50 1, 86 2, 18

 

Таблиця 5.9 - Значення коефіцієнта гідравлічного тертя для води

 

Діаметр труб, м
l	0, 04	0, 037	0, 035	0, 034	0, 033	0, 032

 

Таблиця 5.10 - Гідравлічні втрати напору в шланзі і вертлюзі

 

Витрата рідини, дм3/с	Втрати напору, м	Витрата рідини, дм3/с	Втрати напору, м
	4, 0 8, 0 12, 0 17, 0 22, 0		29, 0 36, 0 50, 0 104, 0 186, 0

 

Таблиця 5.11 – Подача і тиск, що розвиває насосний агрегат УН1Т-100х200

 

Показники	УН1Т-100х200
Ввімкнена передача	І	ІІ	ІІІ	ІV
Частота обертання колінвала насоса, хв-1 Тиск, МПа Ідеальна подача, дм3/с	60, 5 4, 6	88, 3 6, 7	134, 4 9, 2 10, 3	15, 8

 

Таблиця 5.12 – Подача і тиск, що розвиває насосний агрегат УН1Т-100х250

 

Показники	УН1Т-100х250
Ввімкнена передача	І	ІІ	ІІІ	ІV
Частота обертання колінвала насоса, хв-1 Тиск, МПа Ідеальна подача, дм3/с	3, 5	14, 8 5, 8	9, 6	5, 3 16, 3

 

Таблиця 5.13 – Технічна характеристика промивальних вертлюгів

 

Параметри	ВП-50х160	ВП-80х200
Вантажопідйомність, кН
Діаметр прохідного отвору ствола корпуса, мм
Тиск прокачуваної рідини, МПа: робочий пробний
Маса, кг