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.

1.2.2. Расчет обратной промывки песчаной пробки

Обратная промывка скважин предусматривает закачку жидкости в кольцевой прост между колонной НКГ и промывочными трубами. Это позволяет достигнуть более высоких скоростей восходящего потока жидкости и ускорить разрушение пробки.

Приведем расчет обратной промывки песчаной пробки.

Гидравлические сопротивления при движении жидкости:

h _об = h ₁ + h ₂ + h ₃ + h ₆ м.вод.ст., (44)

где, h ₁ – гидравлические сопротивления восходящего потока жидкости, м. ст. жидк.,

h₂ – гидравлические сопротивления нисходящего потока жидкости, м.ст. жидк.,

h ₃ – потери напора на уравновешивание способов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст.жидк.,

h₆– гидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга, м. ст.жидк.

Гидравлические сопротивления в шланге h₄ и в вертлюге отсутствует или ничтожно малы.

Гидравлические сопротивления восходящего потока:

h ₁ = λ × Н × V_н² м.ст.жидк., (45)

Д_в – d_м 2g

где, λ – коэффициент гидравлического сопротивления,

Н – глубина скважины, м.,

Д_в - внутренний диаметр эксплуатационной колонны,

d_м - наружный диаметр промываемых труб, м.,

V_н -скорость нисходящего потока, м/с,

g – ускорение свободного падания, м/с²

При работе насоса на I скорости: (46)

V_н ¹ = 4 Q₁ м/с,

П × (Д_в² - d_м² )

где, Q₁ – производительность насоса, л/с., Q₁ = 4,6 л/с,

V_н ¹ = 4 × 4,6 = 6,11 дм/с =0,611 м/с

3,4 ×(1,22² – 0,73²)

Гидравлические сопротивления нисходящего потока при работе на I скорости насоса: (47)

h₁¹= 0,037 × 2200 × 0,611² = 34,4 м.вод.ст.

0,122-0,073 2×9,81

Найдем скорость восходящего потока при работе насоса на I скорости:

V_в ¹ = 4 Q₁ = 4 ×4,6 = 15,23 дм/с = 1,523 м/с.

П d_в² 3,14 × 0,62²

Гидравлические сопротивления восходящего потока при работе на I скорости насоса:

h ₂ ¹= φ λ × Н × V_в ² (48)

h ₂ ¹= 1,15 ×0,035 × 2200 × 1,523² = 169 м.вод.ст.

0,062 2× 9,81

Потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст. жидкости.

h ₃ ¹= (1 - т) ₣ × L_к ×[ j_п (1- V_кр) -1], м.ст. жидк. (49)

f j_ж V_в

где, f- площадь поперечного сечения промывочных труб, см²;

f = 0,785 × d_в = 30,2 см²

h ₃ ¹= (1 - 0,3) ×117 ×12 × [2,65 (1- 8,7 ) -1] = 48,8 м.вод. ст.

30,2 1 152,3

Найдем гидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга, при работе на I скорости: h ₆ ¹ (50)

h ₆ ¹= λ ×L×V_в² (51)

d_в 2_д

h ₆ ¹= 0,035 × 45 × 1,523² = 3 м.вод.ст.

0,062 2 ×9,81

Определим общие потери на сопротивление при работе насоса на I скорости: (52)

h _общ¹ = 34,4 +169+48,8+3 = 255 м.вод. ст.

Аналогично определяем гидравлические сопротивления при работе насоса на I скорости: Скорость нисходящего потока, м/с:

V_н²= 4 Q2 м/с,

П (Д_в² – d_н²)

где, Q₁ – производительность насоса при работе насоса на II скорости, Q₂ = 6,4 л/с.

V_н²= 4×6,4 = 8,5 дм/с = 0,85 м/с.

3,14×(1,22² -0,73²)

Гидравлические сопротивления восходящего потока, м. ст. жидк.

h ₂² = φ× λ₂× Н × V_в² м.вод.ст. (53)

(Д_в² – d_н²) 2×9,81

Найдем скорость восходящего потока:

V_в²= 4 Q₂ м/с (54)

П× d_в²

V_в²= 4×6,4 = 21,2 дм/с = 327 м.вод. ст.

3,14 × 0,62²

Подставляем данные по формуле:

h ₂² = 1,15 × 0,035 × 2200 × 2,12² = 327 м.вод.ст.

0,062 2 × 9,81

Находим потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве:

h ₃² = (1-т) × ₣ × L_к × [ j_н × (1- V _кр) -1] м.вод. ст. (55)

f j_ж

Определяем скорость подъема размытого песка при работе насоса на I скорости:

V_п¹= V_в¹- V_кр м/с,

V_п¹= 1,523- 0,087 = 1,436 м/с,

При работе насоса на II скорости:

V_п²= V_в²- V_кр м/с,

V_п²= 2,12-0,087= 2,033 м/с

Найдем продолжительность подъема размытой пробки после промывки ее в каждом колене до чистой воды, при работе насоса на I скорости:

t¹= Н сек.,

V_п¹

t¹=2200 = 1536 сек = 25 минут, 36секунд.

1,436

При работе насоса на II скорости:

t²= Н сек.,

V_п²

t²= 2200=1085секунд =18минут 5 секунд

0,033

Суммарное время на обратную промывку пробок:

Т¹ = t¹ × n сек.,

Т¹ = 1536 ×3= 4608 сек=1 час,16 минут, 48секунд.

При работе насоса на II скорости:

Т² = t² × n сек.,

Т²= 1085×3= 3255 сек = 54минуты,15 секунд.

Полученные результате расчетов показывают , что для промывки песчаной пробки необходимо работать на второй скорости и применять обратную промывку, при которой мощность промывочного агрегата используется лучше в К_п² = 72% = 1,11 раза.

К_о² 64,6%

Что касается времени промывки до чистой воды, то она снижается в

Т_м² = 2 ч.24мин. = 2,66 раза.

Т_о² 54 мин.15сек.

1.3. Чистка скважин аэрированной жидкостью

Описанные выше способы промывки скважин и оборудование, используемое при этом, не зависят от того, какая жидкость используется в качестве промывочной: нефть, вода, глинистый раствор.

Использование водовоздушной смеси при чистке пробок требует специального дополнительного оборудования – смесителя, компрессора и.т.п. (рисунок 3, пунктир).

От насосного агрегата промывочная жидкость направляется через обратный клапан к смесителю. От источника сжатого воздуха через регулятор расхода к смесителю подается воздух. Выйдя из смесителя, водовоздушная смесь поступает через промывочный шланг и вертлюг в колонну промывочных труб. Устье скважины оборудуют головкой для обратной промывки, а муфту нижней трубы промывочной колонны- обратным клапаном.

Технология промывки аэрированной жидкости отличается от описанных ранее.

Перед началом промывки жидкость, находящуюся в трубах, вытесняют в трап, после чего налаживают циркуляцию жидкости и уточняют соотношение сжатого воздуха и воды для промывки пробки.

После выноса пробки и спуска колоны промывочных труб на длину или колена труб насосный агрегат останавливают, а давление в полости труб снижают через контрольный вентиль. В кольцевом пространстве давление сохраняют, поскольку течению жидкости вверх по колонне промывочных труб препятствует обратный клапан.

Далее колонну труб наращивают, включают насос и восстанавливают циркуляцию водовоздушной смеси. Цикл этих операций повторяют до тех пор, пока вся пробка не будет размыта.

2. Выбор подъемника

Для спускоподъемных операций выбираем подъемник типа Азинмаш-43П, при работе с которым допустимая глубина насосно-компрессорных труб условного диаметра 73 мм при оснастке 2 × 3 равна 3000 м (таблица 4).

Таблица 4. Допустимые глубины спуска НКТ при работе с подъемником

2.1. Выбор подъемных приспособлений

Для выбора оборудования, применяемого при спускоподъемных операциях, определяем вес колонны (силу тяжести) промываемых труб:

G_т = q × Н кг,

где, G_т – вес колонны промываемых труб, кг.,

q - вес 1 м трубы с учетом веса муфты, кг.,

q = 9,4 кг

Н- длина колонны промывочных труб, м.,

G_т = 9,4 × 2200 = 20680 кг.

Учитывая вес колонны промывочных труб, выбираем следующие оборудование:

• кронблок типа КБ114-25,

• талевый блок типа ТБН3- 25,

• крюк типа КН-25,

• вертлюг типа 4ВП-50.

2.2. Расчет талевого блока

Талевой канат выбираем по величине усилия, которое равно:

Р_р= Р_х × К кг,

где, Р_х – напряжение оседового конца каната, определяемое по формуле:

Р_х = Р_к × ß_п × (ß -1)

ß_п-1