Внутрішній діаметр експлуатаційної колони D 125 мм
Інтервал перфорації 2398 * 2364 м
Товщина (висота) піщаної пробки hn 40 м
Тип піщаної пробки щільна
Максимальний розмір піщинок
Складаючих пробку б, мм. dn 0,9 м
Тип насоса, який використовується для
Видобутку нафти із даної свердловини НСВ - 32
Глибина спуску насоса L 2335 м
Умовний діаметр НКТ 73 мм
Товщина стінки НКТ 5,5 мм
Група міцності сталі Е
Труби з висадженими на зовні кінцями.
2.5 Вибір промивальної рідини і промивального агрегата
В якості промивальної рідини вибираємо нафту того ж родовища, густина якої:
с = 865 кг/м3, в'язкість 2,1 ? 10-6 м2/с.
Для здійснення процесу промивки вибираємо насосний агрегат УН1 - 630 * 700А .
Технічна характеристика насосного агрегата УН1 - 630 * 700А.
Шасі КрАЗ - 257Б1А
Насос плунжерний 4Р - 700
Корисна потужність, кВт 452
Найбільший тиск, МПа 70
Діаметр плунжера,мм 100
Основні параметри насосу 4Р - 700
Таблиця 2.2
Передача | Ідеальна продуктивність м3/с | Тиск, МПа | |
І | 0,0063 | 70 | |
ІІ | 0,0085 | 54 | |
ІІІ | 0,012 | 38 | |
ІV | 0,015 | 30,5 |
Загальний к.к.д. агрегата 0,75
2.6 Розрахунок прямої промивки піщаної пробки
Втрати опору на гідравлічні опори при русі рідини в насосно-компресорних трубах на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
, м, (2.1)
де - коефіцієнт гідравлічного опору при русі в трубах;
Н - глибина свердловини, м;
d - внутрішній діаметр вибраних НКТ, м;
Vн - швидкість низхідного потоку рідини, м/с;
g - прискорення земного тяжіння, м/с2.
При промивці нафтою коефіцієнт гідравлічного опору визначається за формулами в залежності від числа Рейнольда, котре визначається за формулою:
, (2.2)
де - кінематична в'язкість нафти, м/с2; = 2,1 · 10-6 м2/с.
Якщо ? 2320, то л = 64/, (2.3)
а якщо > 2320, то л = (2.4)
Швидкість низхідного потоку рідини визначаємо за формулою:
, м/с, (2.5)
де Q - продуктивність промивального агрегата, м3/с;
f - площа прохідного отвору промивальних труб, м2.
Площу прохідного отвору промивальних труб визначаємо за формулою:
f = 0,785 · d2, м2 (2.6)
f = 0,785 · 0,0622 = 0,00302 м2.
визначаємо швидкість низхідного потоку за формулою (2.5):
0,0063/0,00302 = 2,088 м/с;
0,0085/0,00302 = 2,817 м/с;
0,012/0,00302 = 3,977 м/с;
0,015/0,00302 = 4,971 м/с;
Визначаємо число Рейнольда, за формулою: (2.2):
2,088 · 0,062/2,1 · 10-6 = 61639,614;
2,817 · 0,062/2,1 · 10-6 = 83164,558;
3,977 · 0,062/2,1 · 10-6 = 117408,788;
4,971 · 0,062/2,1 · 10-6 = 146760,985;
Оскільки , , , > 2320, то визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору за формулою (2.4):
лI = 0,3164 / 0,0201;
лIІ = 0,3164 / 0,0186;
лIІІ = 0,3164 / 0,0171;
лIV = 0,3164 / 0,0162;
Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини насосно-компресорних трубах на кожній швидкості агрегата визначаємо за формулою (2.1):
м;
м;
м;
м;
Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
, м, (2.7)
де - коефіцієнт, який враховує збільшення гідравлічних втрат від вмісту піску в рідині, = 1,1;
- коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі;
D - внутрішній діаметр експлуатаційної колони, м;
- зовнішній діаметр промивальних труб, м;
Vв - швидкість висхідного потоку рідини, м/с.
Швидкість висхідного потоку рідини визначається за формулою:
Vв = Q / fk , м/с, (2.8)
де fk - площа перерізу кільцевого простору, м2, котра визначається за формулою:
fk = 0,785 · (D2 - dз 2) , м2, (2.9)
fk = 0,785 · (0,1252 - 0,073 2) = 0,0081 м2,
Швидкість вихідного потоку рідини визначаємо за формулою (2.8):
м/с;
м/с;
м/с;
м/с.
Щоб визначити коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі, спочатку визначаємо число Рейнольда за формулою:
Rек = хв ? (D - d3) / х (2.10)
Оскільки , , , > 2320, то коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі визначається за формулою (2.4):
= 0,3164 / 0,027;
= 0,3164 / 0,025;
= 0,3164 / 0,0229;
= 0,3164 / 0,0216;
Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою (2.7):
Втрати напору на зрівноваження стовпів рідини різної густини в промивальних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначаються за формулою К.А. Апресова:
(2.11)
де m - пористість піщаної пробки; m = 0,25;
F - площа перерізу експлуатаційної колони, м;
l - висота пробки, що промивається за один прийом
сn = 2550 кг/м3 - густина піску;
с- густина промивальної рідини, кг/м3
хкр - критична швидкість падіння зерен піску в промивальній рідині, м/с
Площа поперечного перерізу експлуатаційної колони визначається за формулою:
F = 0,785 • D2, м2 , (2.12)
F = 0,785 • 0,1252 = 0,0123 м2 .
Критичну швидкість падіння пісчинок в нафті визначаємо за формулою Стокса:
(2.13)
де dn - максимальний діаметр пісчинок, м,
dn = 0,9 • 10-3 м
Згідно формули (2.11) знаходимо втрати напору на зрівноваження стовпів рідини різної густини в промивальних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата:
Втрати напору на гідравлічні опори в шланзі і вертлюзі (h4+h5) кожній швидкості агрегата визначаються на основі дослідних даних, які приведені в табл.. VI.5 [3, ст..100], згідно яких:
Втрати напору на гідравлічні опори в нагнітальній лінії від насоса до шланга на кожній швидкості агрегата визначаємо за формулою:
(2.14)
де - коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в
нагнітальній лінії;
- довжина нагнітальної лінії, м; = 20 м;
- внутрішній діаметр нагнітальної лінії, м; = 0,05 м;
Vн.п. - швидкість руху рідини в нагнітальній лінії, м/с;
Площу прохідного отвору нагнітальної встановлюємо за формулою:
Fн.п. = 0,785 • d6, м2, (2.15)
Fн.п. = 0,785 • 0,052 = 0,00196 м2,
Визначаємо швидкість руху нафти в нагнітальній лінії за формулою:
, м/с, (2.16)
Визначаємо число Рейнольда при русі нафти в нагнітальній лінії за формулою:
Rе н.л. = хн.л. ? dв / ? (2.17)
Оскільки , , , > 2320 то коефіцієнт гідравлічного опору встановлюємо за формулою:
= 0,3164 / (2.18)
= 0,3164 /
= 0,3164 /
= 0,3164 /
= 0,3164 /
Загальні втрати напору при прямій промивці на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
hзаг = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 , м, (2.19)
Тиск на викиді насосного агрегата на кожній швидкості визначаємо за формулою:
Рн = hзаг ? с ? g • 10-6 , МПа (2.20)
Тиск на вибої свердловини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
Рвиб = (Н + h2 + h3) ? с ? g/106 , МПа (2.21)
Потужність агрегата, потрібна для промивки піщаної пробки на кожній швидкості, визначається за формулою:
N = Рн • Q / (1000 • зa) , кВт, (2.22)
де зa - загальний к.к.д. агрегата; зa = 0,75.
Коефіцієнт використання потужності агрегата визначається за формулою:
К = N • 100 / Nmax , % (2.23)
де Nmax - максимальна потужність агрегата;
Nmax = 452 кВт.
Швидкість підйму піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
Vn = Vв - Vкр , м/с, (2.24)
Тривалість підйому піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
t = H / Vн , с, (2.25)
Розширюючи сила струменю рідини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
Р = 2Q2 (f • F) , кПа (2.26)
2.7 Розрахунок зворотної промивки піщаної пробки
Втрати напору на гідравлічні опори при русі рідини в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
h1 = лк • , м, (2.27)
де Vн - швидкість низхідного потоку рідини в кільцевому просторі, м/с.
Тут маємо на увазі, що швидкість низхідного потоку при зворотній промивці дорівнює швидкості висхідного потоку при прямій промивці.
Отже = 0,778 м/с; = 1,05 м/с; = 1,48 м/с; = 1,85 м/с.
витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском в промивальних трубах на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
h1 = ц ? лк • , м, (2.28)
де Vв - швидкість висхідного потоку рідини в промив очних трубах, м/с.
Тут маємо на увазі, що швидкість висхідного потоку рідини при зворотній промивці дорівнює швидкості низхідного потоку при прямій промивці.
Отже = 2,088 м/с; = 2,817 м/с; = 3,977 м/с; =4,971 м/с.
Витрати напору на зрівноваження різниці густин рідин в промивочних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:
(2.29)
Гідравлічні витрати тиску в шланзі і вертлюзі при зворотній промивці звичайно відсутні або дуже незначні, тобто (h4 + h5) = 0. Втрати напору на гідравлічні опори в нагнітальній лінії при зворотній промивці є такими, як при прямій промивці.
Отже = 3,999 м; = 6,77 м; = 12,37 м; =18,231м.
Загальні витрати напору при зворотній промивці на кожній швидкості агрегата визначаються за формулою (2.19):
Тиск на викиді насосного агрегата на кожній швидкості визначається за формулою (2.20)
Тиск на вибої свердловини на кожній швидкості визначається за формулою (2.21)
Потужність агрегата, потрібна для промивки піщаної пробки на кожній швидкості, визначаємо за формулою (2.22):
Коефіцієнт використання потужності агрегата визначається за формулою(2.23) :
Швидкість підйому піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою (2.24) :
Тривалість підйому піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою (2.25) :
Розширюючи сила струменю рідини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою(2.26) :
2.8 Вибір способу промивки піщаної пробки
За результатами розрахунку прямої та зворотної промивки, враховуючи, що що пробка щільна вибираємо пряму швидкісну промивку піщаної пробки, на четвертій швидкості промивального агрегата.
2.9 Вибір підйомника
Для вибору підйомного агрегата необхідно визначити вагу колони насосно-компресорних труб за формулою:
Qк = m • g • H, Н. (2.30)
де m - маса 1 пог. м насосно-компресорних труб, кг/м;
m = 9,64 кг/м.п. згідно додатка 7 [5, ст. 480];
g - прискорення земного тяжіння, м/с2;
Н - глибина свердловини, м.
Qк = 9,64 • 9,81 • 2420 = 228777,4 Н = 228,8 кН.
Виходячи з ваги колони НКТ вибираємо підйомний агрегат з деяким запасом вантажопідйомності використовуючи літературу [3], ст.. 112-114, вибираємо підйомний агрегат А - 50У.
Технічна характеристика підйомного агрегата А - 50У
Допустиме навантаження 500 кН.
Потужність приводу 125 кВт.
Найбільш тягове зусилля на
набігаючому кінці каната 98 кН.
Розміри бочки барабана
(діаметр • довжина) 426 • 560 мм.
Вишка
Оснастка талевої системи 3 • 4
Частота обертання вала барабана, хв..-1
к.к.д. підйомного агрегата 0,8
Тип талевого блока і гака, які входять в комплект підйомного агрегата та їхні маси:
- талевий блок БТ - 32, маса 230 кг.
- гак КР - 32, маса 180 кг.
Згідно таблиць 5.9 і 5.10. [3, ст.. 141,143]
2.10 Вибір обладнання для проведення СПО
Для згвинчування і розгвинчування НКТ використовуємо автомат АПР -2ВБ, разом з елеватором ЕТА - 32 і трубним ключем КУГУ.
Для згвинчування і розгвинчування різьбових з'єднань насосних штанг, підбираємо ключ штанговий КШЕ. Технічні характеристики автоматів і елеватора беремо з ст.. 146, 156, 159 [3].
Технічна характеристика автомата АПР-2ВБ
Максимальна вантажопідйомність, т 80
Максимальний обертовий момент на водило, Н•м 4410
Частота обертання водила, хв..-1 48
Умовний діаметр труб по ГОСТ 633-80, мм 48;60;73;89;114
Габаритні розміри, мм 950/525/650
Маса, кг:
- складеного ключа 275
- повного комплекта 485
Технічна характеристика елеватора ЕТА-32
Вантажопідйомність, т 32
Умовний діаметр труб, мм. 48-73
Габаритні розміри, мм 265/200/540
Маса, кг: 16
Технічна характеристика ключа КШЕ-32
Діаметр загвинчуваних і розгвинчуваних
насосних штанг, мм 16;19;22;25
Максимальний обертовий момент на водилі, Н•м 980
Частота обертання водила, хв..-1 100
Привід Електричний з живленням від
промислової сітки 380В
Електродвигун В71В4
Габаритні розміри, мм 610/430/470
Маса повного комплекту, кг: 145
Пост управління Кнопковий КУ-93-РВ
Елеватор Одноштропний,
вантажопідйомністю 10 т.
2.11 Розрахунок оснастки талевої системи
Кількість робочих струн оснастки талевої системи визначаємо за формулою:
К = Qг / (Р1 • зт.с.), (2.31)
де Qг - навантаження на гак, Н;
Р1 - тягове зусилля підйомника на першій швидкості агрегата, Н;
зт.с.- к.к.д. талевої системи; зт.с.= 0,82.
струни
Навантаження на гак визначаємо за формулою:
Qг = Qк + Qт.с. , Н, (2.32)
де Qт.с. - вага рухомої частини талевої системи (талевого блока, гака і
елеватора), Н;
Qг = 228777,4 + 4177,6 = 232955 Н.
Вагу рухомої частини талевої системи визначаємо за формулою:
Qт.с.= (mт.б. + mг. + m.ел.) • g, Н, (2.33)
де mт.б. - маса талевого блока, кг mт.б. = 230 кг.
mг. - маса гака, кг; mг. = 180 кг.
m.ел - маса елеватора, кг; m.ел = 16 кг.
Qт.с.= (230 + 180 + 16.) • 9,81 = 4177,6 Н.
Тягове зусилля підйомника на першій швидкості визначається за формулою:
Р1 = Nдв. ? за / Vг1, Н, (2.34)
де Nдв. - потужність двигуна агрегата, кВт;
Nдв. = 125 кВт.
за - к.к.д. підйомного агрегата, кВт; за = 0,8;
Р1 = 125 • 0,8 / 0,887 = 112,74 кН = 112740 Н.
Швидкість підйому гака на першій швидкості агрегата знаходимо за формулою:
V21 = р • DБ • n1 / 60, м/с, (2.35)
де DБ - діаметр бочки барабана лебідки підйомника, м; DБ = 0,426м;
n1 - частота обертання барабана на першій швидкості
підйомника, об/хв.;
n1 = 39,8 об/хв.
Vг1 = 3,14 • 0,426 • 39,8 / 60 = 0,887 м/с.
На основі розрахунку вибираємо тип оснастки талевої системи 3 х 4.
2.12 Розрахунок використання швидкостей підйомника
Кількість одно трубок, котрі можна підіймати на кожній швидкості підйомника, визначаємо за формулою:
Zi = n1 / ni - B , (2.36)
де А =, (2.37)
В = Qт.с. / m • g • l (2.38)
ni - частота обортання барабана підйомника на першій швидкості, об/хв.;
m - маса одного погонного метра колони насосно-компресорних труб, кг/м3;
g - прискорення земного тяжіння, м/с2 ;
l - довжина однієї труби (одно трубки), м.
Тоді:
Загальну кількість одно трубок в колоні НКТ визначаємо за формулою:
Z = H / L, (2.39)
Z = 2420 / 8 = 302.5 = 303.
Для раціонального використання всіх швидкостей лише підйомника потрібно переходити на підвищені швидкості підйому після досягнення максимально допустимих навантажень при більш високих швидкостях.
