Расчет промывки забоя скважины

Произведем расчет промывки забоя скважины на примере скважины №525А. НГДУ «Елховнефть»

Исходные данные:

Глубина скважины Н= 1810 м;

Диаметр эксплуатационной колонны D= 146мм;

Диаметр промывочных труб d = 73 мм;

Высота пробки, промытой за один прием Ɩ = 12м;

Максимальный размер зерен = 1мм;

Плотность зерен = 2600 кг/м ;

Плотность воды = 1000 кг/м;

Расчет прямой промывки водой.

1. Потери давления на гидравлические сопротивления при движении жидкости в 73-мм трубах определяются по формуле 2:

м.вод.ст.                                                                       (2)                 

где   - коэффициент трения при движении воды в трубах;

Uh ɪ - скорость нисходящего потока жидкости.

Uh I = 1,048 м/с; Uh II = 1,52 м/с; Uh III = 2,32 м/с; Uh IV =3,36 м/с;

d =0,062

Подставив численные значения в формулу (2), получим потери давления на гидравлические сопротивления h1I, h1II, h1III, h1IV при работе агрегата на I, II, III, IV скоростях.

h1I = 0,035×(1810/0,062×1,0482/2×9,81) = 57,17 м.вод.ст.

h1II = 0,035×(1810/0,062×1,522/2×9,81) = 120,3 м.вод.ст.

h1III = 0,035×(1810/0,062×2,322/2×9,81) = 280,2 м. вод. ст.

h1IV = 0,035×(1810/0,062×3,362/2×9,81) = 587 м.вод.ст.

1. Потери давления на гидравлические сопротивления при движении смеси жидкости в кольцевом пространстве скважины определяются по формуле 3:

h = , м.вод.ст.                                                          (3)             

где - коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь давления, принимаем = 1,2; ; D=0,15 м.

U = 0,276 м/с; U = 0,399 м/с ; U = 0,61 м/с; U = 0,88 м/с.

Подставив численные значения в формулу (3), получим величины h2I , h2II, h2III, h2IV при работе агрегата на I, II, III, IV скоростях.

h = 1,2×0,034×(1810/(0,15-0,073)×0,2762/2×9,81) = 2,81 м.вод.ст.

h = 1,2×0,034×(1810/0,15-0,073)×0,3992/2×9,81) = 7,67 м.вод.ст.

h = 1,2×0,034×(1810/0,15-0,073)×0,612/2×9,81) = 18,1 м.вод.ст.

h = 1,2×0,034× (1810/0,15-0,073) ×0,882/2×9,81)=37,8 м.вод.ст.

1. Потери напора на уравновешивание столбов жидкости разной плотности в промывочных трубах и в кольцевом пространстве определяются по формуле К.А. Апрессова 4:

, м. вод. ст.                             (4)

где пористость пробки m = 0,3; F- площадь сечения эксплуатационной колонны F = 177см ;f - площадь сечения кольцевого пространства скважины f =135 см ; скорость свободного падения зерен U =9,5 см/с; U - скорость восходящего потока жидкости, см/с ;

h = [((1-0,3)×177×12)/135]×[2600/1000×(1-9,5/27,6))-1] = 7,8 м.вод.ст.

h = [((1-0,3)×177×12)/135]×[2600/1000×(1-(9,5/39,9))-1] = 10,8 м.вод.ст.

h = [((1-0,3)×177×12/135]×2600/1000×(1-9,5/61))-1] = 13,1 м.вод.ст.

h = [((1-0,3)×177×12/135]×2600/1000×(1-9,5/88))-1] = 14,6 м.вод.ст.

1. Потери напора, возникающие в шланге h и вертлюге h , составляют сумме при работе агрегата :

на скорости I – (h +h ) = 4,7 м.вод.ст.

на скорости II – ( h₄+h₅) = 10,4 м.вод.ст.

на скорости III – (h +h ) = 22 м.вод.ст.

на скорости IV – (h +h ) = 31 м.вод.ст.

5. Потери давления на гидравлические сопротивления в 73-мм в нагнетательной линии от насоса до шланга. Принимаем длину этой линии l = 40 м.

h = 0,035×(40/0,062×1,048 /2×9,81) =1,3 м.вод.ст.

h = 0,035×(40/0,062×1,52 /2×9,81) =2,7 м.вод.ст.

h = 0,035×(40/0,062×2,32 /2×9,81) = 6,2 м.вод.ст

 h = 0,035/(40/0,062×3,36 /2×9,81) = 13,0 м.вод.ст.

6.  Давление на выкиде насоса определяется:

          ,МПа                                  (5)

Подставив численные значения в формулу (5), получим РнI , РнII , РнIII , РнIV :

Р = 1×10 ×1000×9,81×(57,17+2,81+7,8+4,7+1,3) = 0,723 МПа

Р = 1×10 ×1000×9,81×(120,3+7,67+10,8+10,4+2,7) = 1,48 МПа

Р = 1×10 ×1000×9,81×(280,2+18,1+13,1+22+6,2) = 3,33 МПа

Р = 1×10 ×1000×9,81×(587+37,8+14,6+31+13) = 6,7 МПа

1. Давление на забое скважины определяется

, МПа                                                            

Подставив численные значения в формулу (5) , получим Р3I , Р3II , Р3III, Р3IV

Р = 1×10 ×1000×9,81×(1810+2,81+7,8) =17,86 МПа

Р = 1×10 ×1000×9,81×(1810+7,67+10,8) = 17,93 МПа

Р = 1×10 ×1000×9,81×(1810+18,1+13,1) = 18,06 МПа

Р = 1×10 ×1000×9,81×(1810+37,8+14,6) = 18,27 МПа

8.  Мощность, необходимая для промывки , определяется по формуле

 (6)

где к.п.д. агрегата, ; Q – расход жидкости , м/с.

Q = 3,16×10 м/с; Q = 4,61×10 м/с; Q =7,01×10 м/с; Q = 10,15·10 м/с.

N I = (0,723×3,16×10 ×10 )/(10 ×0,65) = 1,48 кВт

N II = (1,48×4,61×10 )/(10 ×0,65) = 4,43 кВт

N III = (3,33×7,01×10 )/(103×0,65) = 15,1 кВт

N IV = (6,7×10,15×10 )/(103×0,65) = 44,42 кВт

9. Коэффициент использования максимальной мощности промывочного агрегата:

,%                                                                                  

где =110 кВт – максимальная мощность двигателя агрегата ЦА-320

К1 = (1,48/110)×100% = 1,34%

К2 = (4,43/110)×100% = 3,9 %

К3 = (15,1/110)×100% = 40,18%

Скорость подъема определяется

U , м/с                                                                                       

U = 0,276-0,095 = 0,181 м/с

U = 0,399-0,095 = 0,304 м/с

U = 0,610-0,095 = 0,515 м/с

1.  Продолжительность подъема определяется

t =  ,с                                                                                                

t = 1182/0,181=6530 c = 2 час. 21 мин.

t^II = 1182/0,304=3888 c = 1 час. 8 мин.

t^III =1182/0,515=2295 c = 1 час. 3 мин.

1.  Размывающая сила струи жидкости. Силу удара зерен промывочной жидкости можно определить по следующей формуле 7:

Р = 2×102×Q2/ƒц×F, кПа                                                                           (7)

где площадь проходного сечения эксплуатационной колонны ƒц = 30,2 см2; F = 177 см2

Подставив численные значения в формулу (7), получим Р^I , Р^II , Р^III .

Р^I = 2×102×3,162/30,2×177 = 0,374 кПа

Р^II = 2×102×4,612/30,2×177 = 0,796 кПа

Р^III = 2×102×7,01/30,2×177 = 1,84 кПа