Гидравлический расчет промывки забойных песчаных пробок при подземном ремонте скважин

Гидравлический расчет промывки забойных песчаных пробок при

подземном ремонте скважин (В. 12)

Задача: провести гидравлический расчет промывки забойной песчаной пробки, для чего определить давление на выкиде насоса, необходимую мощность двигателя, давление на забое скважины, время на промывку пробки и разрушающее действие струи.  

Исходные данные: глубина скважины Н = 2065 м; диаметр эксплуатационной колонны Dэк = 194 мм; диаметр промывочных труб d = 102 мм; максимальный размер песчинок (зерен), составляющих пробку, [pic 1] = 0,65 мм; lн = 42 м; l = 12,1 м; pп = 2612 кг/м3; pв = 1012 кг/м3; вязкость воды  = 1,18 ; m = 31%; песчаная пробка находится в эксплуатационной колонне выше фильтра. Промывка ведется промывочным агрегатом АзИНМАШ-35, эксплуатационная характеристика которого приведена в таблице Х. 1. [pic 2][pic 3]

Прямая промывка водой

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

1. Потери давления на гидравлические сопротивления при движении жидкости в промывочных трубах определяются по формуле

                 [pic 9]          (Х. 1)

[pic 10]

где [pic 11] - коэффициент гидравлического сопротивления при движении воды в трубах;

[pic 12] - внутренний диаметр промывочных труб, м; [pic 13] - скорость нисходящего потока жидкости, м/с.

Для поиска коэффициента гидравлического сопротивления ([pic 14]) при движении воды в трубах необходимо воспользоваться формуле Блазиуса (для турбулентного течения (Re > 2320)).

[pic 15] 

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

 [pic 19]

где [pic 20] – кинематическая вязкость соответствующей жидкости, м2/с.

[pic 21] – динамическая вязкость соответствующей жидкости, Па·с.

Формула Блазиуса:

[pic 22] 

[pic 23]

[pic 24]

Таблица X.1 - Техническая характеристика агрегата АзИНМАШ-35 (максимальная мощность двигателя 110 кВт)

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

                 [pic 25]          (Х. 2)

[pic 26]

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

Апресова:

                  [pic 27]          (Х. 3)

[pic 28]

Таблица X. 2 - Критическая скорость падения песчинок [pic 29] 

1. Потери давления на гидравлические сопротивления в шланге и вертлюге при движении воды определяются по опытным данным, приведенным в таблице X.3.

Потери напора, возникающие в шланге [pic 30] и вертлюге [pic 31], составляют в сумме при работе агрегата:  

на I скорости - [pic 32] на II скорости - [pic 33] на III скорости - [pic 34] на IV скорости - [pic 35] 

1. Потери давления на гидравлические сопротивления в 102-мм нагнетательной линии от насоса до шланга. Принимаем длину этой линии lн = 42 м. Тогда по формуле (X.

получим [pic 36] при работе агрегата.  

                            [pic 37]                  (Х. 1)

[pic 38]

1. Давление на выкиде насоса определяется суммой потерь, т.е.  

Выражая [pic 39] в МПа, имеем

                 [pic 40]         (Х. 5)