Содержание
Введение
1.Технология очистки пробок эксплуатационной колонны
1.1. Удаление пробок желонками
1.2. Удаление песчаной пробки промывкой
1.2.1. Расчет прямой промывки песчаной пробки
1.2.2. Расчет обратной промывки песчаной пробки
1.3. Чистка скважин аэрированной жидкостью
2. Выборподъемника
2.1. Выбор подъемных приспособлений
2.2. Расчет талевого блока
2.3. Расчет использования скоростей лебедки
Заключение
Списоклитературы
Введение
Выбороборудования и технологии очистки пробок обусловлен типом пробки, местом еерасположения, состоянием эксплуатационной колонны (степенью ее герметичности иизноса), пластовым давлением.
Технологиюотчистки пробок выбирают таким образом, чтобы, с одной стороны ее удалить, а сдругой стороны – свести к минимуму ухудшение гидродинамических свойств пласта,например, в результате попадания в него технологических жидкостей, используемыхдля промывки.
Цельюдипломного проекта является анализ технологии образования и очистки в процессеэксплуатации скважины песчаных пробок. Песчаные пробки бывают забойными,образующимися на забое скважины, и патронными, располагающимися в средней иверхней части колонны. Пробки бывают рыхлыми и плотными.
Существуют дваосновных метода очистки скважин – удаление песчаных пробок желонками ипромывкой. В дипломном проекте будет представлен сравнительный анализ данныхметодов очистки скважин.
В первом случаев колонну труб на канате последовательно опускают и поднимают желонку – цилиндрическуюемкость, снабженную каналами и рядом устройств для захвата материала пробки,например песка, подъема его на поверхность и быстрого опорожнения.
Во второмслучае в засоренные подъемные трубы или эксплуатационную колонну спускаютколонну промывочных труб и специальными промывочными насосами создаютциркуляцию жидкости для размывания пробки и выноса составляющих ее материаловна поверхность.
При образованиипесчаной пробки в случае полного прекращения подачи пластовой жидкости давлениев нижней части колонны увеличивается и в процессе удаления пробки можетпроизойти выброс части пробки, нефти, а иногда и оборудования, спущенного вскважину. Поэтому при удалении пробки следует строго выполнять правила техникибезопасности, которые также освещены в дипломном проекте.
Целью расчетнойчасти дипломного проекта является расчет прямой и обратной промывки песчаныхпробок, выбор подъемника, расчет талевого блока.
1.Технология очистки пробок эксплуатационной колонны 1.1. Удаление пробок желонками
Преимуществаэтого метода – простота применяемого оборудования и процесса очистки,исключение проникновения в призабойную зону пласта технологических жидкостей;возможность очистки скважин с негерметичными эксплуатационными колоннами.
Недостаткиметода: длительность процесса; возможность протирания эксплуатационной колонны;возможность обрыва каната, на котором спускается инструмент; загрязнениетерритории вокруг устья скважины извлеченным материалом пробки; невозможностьчистки желонкой колонн, имеющих смятия или сломы.
При очисткежелонкой скважины она должна быть оборудована подъемником, колона подъемныхтруб должна быть поднята и уложена на мостики, рядом с устьем скважиныустановлены отбойный ящик для сбора материала пробки.
Диаметр желонкивыбирает исходя из диаметра колонны, в которой образовалась пробка.
Диаметр труб,мм…144 127 140 146 168 и более
Диаметржелонки, мм…73 89 89 89 114
В зависимостиот характера пробки используют следующие типы желонок: для рыхлых пробок –простые, при плотных – поршневые, в специальных случаях – автоматические.Простую желонку подвешивают на тартальном канате диаметром 16 или 19,5 мм приоснастке талевой системы «на прямую». В процессе работ следует систематическипроверять надежность крепления каната к желонке и состояние каната.
Длина каната,намотанная на барабан желонки, должна быть такой, чтобы при самом нижнемположении желонки в скважине на барабане оставалась бы не менее одного рядаканата.
Простая желонкапредставляет собой трубу диаметром 73-114 мм и длиной 8-12 м с тарельчатым ишариковым клапаном на нижнем конце и дужкой для крепления каната на верхнемконце. Хотя желонки подобной конструкции малоэффективны, но из-за простотыконструкции их часто применяют на промыслах.
В процессеработы желонку опускают на канате со средней скоростью. За 10-15 м до пробкискорость увеличивают и желонка врезается в пробку, клапан в нижней частиоткрывается и песок вместе с жидкостью наполняет ее внутренний объем. Длянадежного закрытия клапана желонку открывают от забоя на максимальной скоростиподъема.
Подняв желонкуиз скважины, ее с помощью крючка отводят от устья к отбойному ящику, в днекоторого укреплен стержень. Установленный на стержне клапан открывается, ипесок вместе с жидкостью стекает в ящик.
Освобожденнуюжелонку опускают в скважину и повторяют процесс ее заполнения.
Поршневыежелонки (рисунок 1) отличаются от простых наличием в них поршня, установленногона штоке, свободно проходящем через верхнюю крышку корпуса. Шток поршня долженбыть достаточно массивным, чтобы обеспечивать его движение вниз относительнокорпуса желонки при провисании каната. Для амортизации удара на шток надеты двепружины – одна снаружи, другая внутри корпуса.
Для обеспеченияперетока жидкости из подпоршневой полости в надпоршневую в поршне имеются рядосевых каналов, закрытых сверху эластичной шайбой. Клапан в нижней частижелонки снабжен штоком с ликообразным наконечником.
При достижениижелонкой забоя клапан открывается, а опускается вниз, пока верхняя пружинка неупрется в пробку.
Во времяподъема каната сначала начинает двигаться вверх поршень, в результате давлениепод поршнем уменьшается, и песок с жидкостью через открытый клапан засасываетсявнутрь корпуса. После отрыва корпуса желонки от забоя клапан закрывается ипредупреждает освобождение желонки от песка.
/> />
Рисунок 1. Поршневая желонка:
1, 3 — пружина, 2 — корпус, 4 — шток, 5 — шайба эластичная, 6 – поршень, 7 – клапан
Рисунок 2. Автоматическая желонка:
1 — головка, 2 — шариковый клапан, 3 — стакан, 4 — конусный клапан, 5 — ударник; 6 — шариковый фиксатор; 7 —пру жива; 8 — заслонка; 9 — приемный клапан, А — воздушная камера, Б — песочная камера, В — выпускное отверстие
Для хорошегонаполнения желонки ее несколько раз сажают на забой, опуская поршень в нижнееположение.
После подъемажелонки на поверхность ее крючком отводят к отбойному ящику, опирают штокомклапана на его дно. После вытекания жидкости с песком процесс повторяют.
Автоматическаяжелонка (рисунок 2)имеет более сложное по сравнению с описанными устройство.Принцип ее действия основан на использовании двух герметичных камер – воздушнойи песочной. Эти камеры имеют герметичные клапаны. Приемный клапан придостижении желонкой песчаной пробки открывается, и поскольку давление вскважине значительно превышает давление воздуха во внутренней полости желонки,песочная камера интенсивно заполняется материалами, образовавшими пробку. Призаполнении песочной камеры воздух, находившийся в воздушной камере, сжимается,при подъеме желонки на поверхность давление в ней сохраняется и поддерживаетсяна уровне 1МПа.
Послеизвлечения желонки из скважины ее отводят в сторону от скважины и устанавливаютв отбойный ящик. При открытии нижнего спускного отверстия содержимое желонкидавлением сжатого воздуха, находящегося в воздушной камере, интенсивновытесняется из внутренней полости песочной камеры желонки. Во время открытияспускного отверстия под давлением реактивной силы желонка смещается вбок,поэтому ее необходимо надежно упереть в дно ящика-отбойника и предусмотретьмеры, исключающие попадание выбрасываемого содержимого желонки на рабочих.
Автоматическиежелонки работают тем лучше, чем выше столб жидкости в скважине над пробкой.Однако эффективность их работы в основном зависит от герметичности клапанов.Даже незначительная утечка воздуха или жидкостно-песочной смеси приводит крезкому уменьшению степени ее наполнения и скорости опорожнения.
В процессеочистки песчаной пробки желонкой следует соблюдать следующие правила.
1. Выбиратьскорость спуска желонки таким образом, чтобы предупредить образование петельканата, которые могут возникнуть во время спуска желонки в скважину и в томслучае, если она зацепляется за выступ колоны труб.
2. Приподъеме не допускать затаскивания желонки под кронблок. Для этого на тартальномканате выше желонки на 100 м навязывают метку. При подходе метки к барабану лебедкимашинист уменьшает скорость подъема и сосредотачивает внимание на устьескважины, ожидая появление желонки.
3. При спускежелонки при приближении ее к уровню жидкости в скважине скорость вращениябарабана лебедки должна быть уменьшена, поскольку в период погружения желонки вжидкость ее скорость резко уменьшается, что может привести к образованию петлииз тартального каната.
4. Для лучшейориентации тракториста и накате должна быть укреплена метка, соответствующаязабою скважины. Приложение этой метки к устью скважины означает посадку желонкина забой, образованный песчаной пробкой.
5. Послепосадки желонки на максимально возможной скорости спуска на песчаную пробку онадолжна без промедления подниматься на поверхность.
6. При чисткепесчаных пробок запрещается опорожнять желонку непосредственно на пол рабочейплощадки.
7. В случаесоскальзывания тартального каната с оттяжного ролика или кронблочного шкиваследует прекратить спускоподъемные операции, а канат до завода его в ролик илишкив надежно закрепить на устье двумя зажимами, расположенными накрест.Запрещается чистить желонкой песчаные пробки в фонтанных скважинах, выделяющихгаз.
При промывкепробок в скважинах, из которых возможны выбросы, следует на промывочных трубахустановить противовыбросную задвижку или на устье герметизирующее устройство иприменять промывочную жидкость с удельным весом, обеспечивающимгидростатистическое давление столба большее, чем пластовое давление.
8. Промывочныйшланг должен иметь по всей длине петлевую обвивку из мягкого металлическогоканатика, прочно прикрепленного к стояку и вертлюгу.
9. При промывкепесчаной пробки водой промывочную жидкость следует отводить в промышленнуюканализацию. Промывать пробки нефтью следует по замкнутому циклу.
10.В ночное время при внезапном выключении освещения во время промывки скважиныследует находящиеся в ней трубы приподнять и посадить на элеватор, не прекращаяциркуляцию промывочной жидкости.1.2. Удалениепесчаной пробки промывкой
Для реализацииэтого способа в скважину опускают колонну промывочных труб, а устья скважиныразмещают насосы, резервуары с промывочной жидкостью и другое оборудование,необходимое для промывки по одному из следующих способов: прямой, обратной,комбинированной или непрерывной.
Расположениеоборудования у устья скважины, эксплуатирующейся, например, штанговымскважинным насосом, может быть следующим (рисунок 3): устанавливают подъемник,как обычно при спускоподъемных операциях, — по одной оси с мостиками, апромывочный агрегат – напротив станка-качалки, не более чем в 10 м от устьяскважины так, чтобы его кабина не была обращена к устью. Позади агрегата можетбыть расположена емкость для промывочной жидкости или автоцистерна.
Промывочнаяжидкость, поступающая из скважины, может непосредственно направляться впромывочную канализацию либо в специальную емкость, располагаемую рядом сустьем.
/>
Рисунок 3.Схема размещения оборудования при промывке скважин жидкостью и аэрированнойжидкостью (показано пунктиром):
1 —мостки-стеллажи; 2 — рабочая площадка; 3 — устье скважины; 4 — балансирный ставок-качалка;5 — подъемная лебедка (агрегат подземного ремонта); 6 — площадка для агрегата; 7— компрессор; 8— вентиль регулировочный, 9 — установка насосная; 10 — аэратор; 11— вентиль; 12, 13 —емкость
Промывочнуюжидкость выбирают исходя из индивидуальных особенностей скважины: безводныенефтяные скважины целесообразно промывать только чистой нефтью, посколькуприменение воды приводит к осложнениям при последующей эксплуатации; скважины сповышенным пластовым давлением промывают раствором или соленой водой, плотностькоторых исключает выбросы или фонтанирование. В процессе промывки скважиннеобходимо следить за удельным весом промывочной жидкости и в случае егоуменьшения, например аэрации – сменить жидкость. Скважины, не склонные квыбросам или фонтанированию, промывают технической или пластовой водой.Скважины с низким пластовым давлением, склонные к поглощению, целесообразнопромывать аэрированной жидкостью.
В качествепромывочных труб используют насосно-компрессорные трубы, тип и диаметр которыхвыбирают в зависимости от конструкции скважин. Если промывочные трубы спускаютниже башмака первого ряда труб, то целесообразно использовать муфты сувеличенной фаской, что позволяет избежать ударов о башмак при подъеме колонны.
Для повышенияэффективности процесса разрушения пробки на башмак промывочной колоннынавинчивают наконечники, имеющие вид торцевой фрезы ил накосо срезанного патрубка.
Прямую промывкуосуществляют подачей промывочной жидкости к пробке через спущенную в скважинуколонну промывочных труб. При этом материалы, составляющие размываемую пробку,выносятся на поверхность по кольцевому пространству между эксплуатационнойколонной и колонной промывочных труб.
Колону трубпривинчивают к вертлюгу (рисунок 4), который, в свою очередь, подвешивают наключ талевой системы. Вертлюг соединяют гибким шлангом мо стояком, к которомуот насоса подводится промывочная жидкость.
Прямая промывканаиболее эффективна при удалении крепких пробок. Ее недостатком являетсянеобходимость обеспечения значительного расхода промывочной жидкости, так какподъем жидкости происходит по кольцевому пространству, площадь поперечногосечения которого велика, а следовательно, скорость подъема жидкости превышаласкорость падения частиц песка в жидкость. Последовательность операций припрямой промывке следующая.
Приподготовительных работах у устья скважины устанавливают агрегат подземногоремонта (или оснащают стационарную эксплуатационную вышку талевой системой),монтируют стояк, устанавливают промывочный агрегат, технологические емкости,оборудуют устье скважины головкой, соединяют трубопроводами все узлы иагрегаты.
После этогоспускают колону промывочных труб таким образом, чтобы насадка, установленная вих нижней части, находилась не выше 10 м от начала пробки. Далее соединяютколону труб с вертлюгом и включают насос промывочного агрегата. После созданияциркуляции промывочной жидкости, то есть появления потока жидкости изтрубопровода, соединенного с кольцевым пространством между эксплуатационнойколонной промывочных труб, начинают с помощью подъемника опускать в скважинуколонну промывочных труб. Спуск производят на минимальной скорости, следя затем, чтобы колонна промывочных труб не свтала на пробку, и одновременно следятза показаниями манометра, установленного на нагнетательной линии промывочногонасоса.
Основная задачабригады подземного ремонта при промывке пробки – обеспечение такой скоростипогружения колонны промывочных труб, чтобы, с одной стороны, быстро удалитьпробку, а с другой стороны – не допустить засорения наконечника промывочнойколонны.
Признакзасорения наконечника – резкое повышение давления на выкладке промывочногонасоса. При этом необходимо, не останавливая насоса, то есть не прекращаяциркуляции промывочной жидкости, приподнять колонну промывочных труб на 0,5 -1м и удерживать ее на такой высоте до тех пор, пока не восстановится нормальноедавление.
Если наконечникзабит настолько плотно, что его не удается промыть потоком жидкости, подаваемойнасосным агрегатом, циркуляцию прекращают, отсоединяют вертлюг от колонныпромывочных труб и поднимают ее на поверхность, где и прочищают насадку. Затемспускают в скважину колонну промывочных труб, соединяют ее с вертлюгом ипродолжают промывку.
При нормальномходе размыва пробки промывку ведут до тех пор, пока вертлюг не спускается внижнее положение. После этого промывку скважины продолжают до тех пор, покавесь песок, находящийся во взвешенном состоянии в кольцевом пространстве междуНКТ и промывочными трубами, не будет вынесен на поверхность. В противном случаев период остановки промывочного насоса этот песок осядет вниз, что можетпривести к прихвату колонны промывочных труб.
Продолжительностьполного удаления песка определяют исходя из расчета или же контролирую степеньзагрязненности промывочной жидкости, вытекающей из скважины.
После промывкинасос останавливают или, управляя задвижками, направляют поток изнагнетательного патрубка в амбар, после чего поднимают промывочные трубы изскважины на высоту промывочного колена, подставляют под муфту элеватор,отвинчивают колено или отводят его в шурф, либо укладывают на мостики.
В результатекрюк талевой системы освобождается, на него накидывают штропы элеватора и,подняв с мостков очередную трубу, подводят ее к устью скважины. Послесвинчивания трубы с колонной промывочных труб освобождают элеватор, на которыйона опиралась, и опускают колону на длину трубы до тех пор, пока элеватор несядет на тройник.
С крюка снимаютштропы элеватора, крюк оттягивают к вертлюгу и набрасывают на него серьгувертлюга. Далее включают насос или открывают соответствующие задвижки в линии,восстанавливают циркуляцию и продолжают промывать.
Аналогичнымобразом, постепенно промывая и наращивая промывочную колонну, продолжаютпромывку пробки на всей ее длине.
В тех случаях,когда ожидается выброс или фонтанирование скважины, в схему обвязки вводятпредохранительную задвижку 6 со специальным фланцем 5, устанавливаемым нижевертлюга.
Открытоефонтанирование исключают посадкой фланца 5 на фланец крестовика фонтаннойарматуры 3 и скрепление их болтами, после чего скважину можно глушить подачейжидкости через промывочные трубы или кольцевое пространство, а также одновременночерез оба канала.
В первом случаеоткрывают предохранительную задвижку и задвижку 12, задвижки 4,10,11 закрыты;во втором случае предохранительная задвижка 6 и задвижки 11,12 закрыты; азадвижки 13,10,4 закрыты; в третьем -11 закрыта, а остальные открыты.
Описаннуютехнологию применяют для промывки однорядных подъемников. Промывку пробок вдвухрядных подъемниках ведут следующим образом.
Устье скважиныоборудуют по схеме. Промывку внутреннего ряда подъемных труб ведут так же, каки промывку однорядного подъемника, с той лишь разницей, что после вскрытиябашмака внутреннего ряда продолжают промывку до башмака труб наружного ряда.
После этого,оперируя задвижками, пытаются установить циркуляцию жидкости из промывочныхтруб по кольцевому пространству между трубами первого и второго рядов. Если этоудается, то промывку ведут до полного прекращения выхода песка, после чегопромывочные трубы опускают до фильтра и промывают эксплуатационную колонну.
Когда промываютскважины, на которых могут происходить выбросы или фонтанирование, схемаобвязки должна включать в себя предохранительную задвижку, установленную нижевертлюга и специального фланца, размеры которого соответствуют фланцу тройникаили крестовика фонтанной скважины, открытое фонтанирование можно предупредить,закрыв задвижку, опустив колонну промывочных труб и соединив фланец с фонтаннойарматурой.
Аналогичнымобразом оборудуется устье скважины при промывке двухрядного подъемника.
При прямой икомбинированной промывках в ряде случаев работают без промывочного стояка.Тогда промывочный шланг соединяют с трубопроводами на уровне пола рабочейплощадки. Для того чтобы при спуске вертлюга в нижнее положение промывочныйшланг не ложился на пол и не заграждал рабочее место у устья скважины,используют приспособление для подвески шланга в средней его части за поясвышки.
Скоростнаяпрямая промывка предусматривает такое же, как при простой промывке, направлениепотоков жидкости, но позволяет ускорить разрушение пробки за счет исключенияполного выноса песка из кольцевого пространства между НКТ и промывочнымитрубами перед ее наращиванием.
Это достигаетсяпри включении в специальную обвязку (рисунок 4, а) промывочной головки 15,которая позволяет после посадки на нее трубы и отсоединения вертлюгавосстановить циркуляцию жидкости в течении времени, пока очередная труба небудет подготовлена для наращивания. В результате перерывы в циркуляции жидкостиобусловлены только временем развенчивания и свинчивания резьбового соединенияколонны промывочных труб, а количество песка, осаждаемого на пробку,незначительно.
Скоростная прямаяпромывка ведется следующим образом (рисунок 4, б). В процессе промывки жидкостьот насоса через задвижки 21,19 стояк, промывочный шланг 7 и вертлюг 9 поступаетв колонну промывочных труб. При подходе муфты к промывочной головке в ее корпусвставляют вкладыш 16 (показан пунктиром) и при дальнейшем спуске сажают торецмуфты 18 на вкладыш 16. После этого набрасывают ключи на патрубок,установленный ниже вертлюга и муфты трубы. После этого подача насоса прекращается,резьбовое соединение раскрепляют, отвинчивают и на промывочной головке 15закрепляется крышка 17. открыв кран 14, и закрыв кран 19, 21 возобновляютпромывку, однако теперь жидкость от насоса попадает в колонну промывочных труб,миную стояк, промывочный шланг и вертлюг.
Подготовивочередную трубу к пуску, то есть соединив патрубок, установленный нижевертлюга, с лежащей на мостиках трубой, поднимают и подводят ее к устьюскважины. После этого циркуляция опять прекращается либо остановкой насоса,либо открытием кранов 21,20 и закрытием кранов 14,19. крышку 17 с головки 15снимают, очередную трубу свинчивают с муфтой спущенной трубы, после чеговозобновляют циркуляцию жидкости через стояк, промывочный шланг, вертлюг иновую трубу.
Обратнаяпромывка скважин предусматривает закачку жидкости в кольцевое пространствомежду колонной НКТ и промывочными трубами и подъемом ее вместе с размытымпеском по промывочным трубам. Это позволяет достигнуть более высоких скоростейвосходящего потока жидкости и ускорить разрушение пробки.
Схема обвязкиустья (рисунок 4, в) включает в себя промывочную головку 22 для герметизацииустья скважины.
Промывочнаяголовка крепится к фланцу тройника или крестовика и состоит из корпуса, вкотором установлено манежное уплотнение 23. Ус манжета достаточно эластичен иможет пропускать муфты, соединяющие трубы промывочной колонны. Промывочнаяжидкость направляется от насоса через патрубок, приваренный к корпусу головки,или через крестовик.
/>
Рисунок 4.Схема оборудования скважины при промывке:
а — прямой, б —ускоренной, в — обратной, г — комбинированной, 1 — колонна промывочных труб, 2— эксплуатационная колонна; 3 — крестовина; 4 — задвижка; 5 — фланец; б — предохранительная задвижка; 7 — промывочный шланг; 8 — муфта; 9 — вертлюг; 10,11, 12, 13, 14 — краны, 15 — промывочная головка; 16 — вкладыш, 17 — крышка;18 — муфта; 19, 20, 21 — краны, 22 — промывочная головка; 23 — манжетноеуплотнение; 24 — гибкий шланг, 25 — пробка; 26, 27, 28 — краны
Предварительныйнатяг манжеты и давление жидкости прижимают ее к наружной поверхностипромывочных труб, обеспечивая, таким образом, герметичность внутренней полости,что позволяет спускать трубы при постоянной циркуляции жидкости.
Для обеспечениясвободного пропуска муфты через уплотнение головки ее крышку отворачивают нанесколько оборотов, уменьшая, таким образом, предварительный натяг уплотнения.Жидкость из полости промывочных труб отводят либо с помощью вертлюга, либо специальнойотводной головкой, ввинчиваемой в муфту, опертую на элеватор, на которомподвешена колонна промывочных труб. Обводная головка соединяется шлангом собвязкой.
После спускакрюка в нижнее положение проводят промывку до появления чистой воды. Так какобъем внутренней полости промывочных труб меньше объема кольцевогопространства, то продолжительность обратной промывки меньше, чем при прямой.
После появлениячистой воды колонну промывочных труб наращивают и продолжают процесс разрушенияпробки. Поскольку в кольцевом пространстве находится чистая жидкость. Прихваттруб исключается.
Обратнаяпромывка позволяет обеспечить более эффективный вынос песка, но вместе с темснижается интенсивность разрушения пробки.
Комбинированнаяпромывка заключается в попеременной работе оборудования в режимах прямой иобратной промывок. В зависимости от имеющегося оборудования обвязка устьяскважины может быть выполнена либо с использованием промывочной головки, либо сиспользованием крестовины (рисунок 4, г) обвязка, используемая прикомбинированной промывке, наиболее сложная, она должна обеспечивать изменение направлениятечения жидкости в промывочных трубах.
В процессепробки после наращивания очередной трубы или колена жидкость нагревают впромывочные трубы. При этом краны 26, 4,28 открыты, а кран 27 закрыт. Жидкостьот насоса через стояк, промывочный шланг и вертлюг поступает в промывочныетрубы и, пройдя через насадок, размывает пробку, то есть работа идет по схеме.Жидкость вместе с песком поднимается по кольцевому пространству и через краны 4и 28 выходит в емкость.
После посадкипланшайбы на фланец тройника их соединяют болтами, прекращают промывку,отвинчивают пробку 25 и соединяют отверстие гибким шлангом 24 с емкостью. Краны26,28 закрывают, а кран 27 открывают. После этого возобновляют работу насоса,но уже по схеме обратной промывки, то есть чистая жидкость попадает в кольцевоепространство, а песок выносится через боковой отвод и гибкий шланг.
После появлениячистой воды циркуляцию жидкости в скважине прекращают, разбирают фланкусоединения, поднимают колонну промывочный труб, под муфту подводят элеватор исажают колонну на него.
Отвинтивпромывочное колено, его опускают в шурф или укладывают на мостики. На крюкподвешивают элеватор для подачи к устью следующей трубы. После свинчивания ее сколонной верхний элеватор приподнимают, освобождают нижний элеватора тройник.Крюк освобождают от штопоров элеватора и на него набрасывают серьгу вертлюга.
После подъемавертлюга с трубой из шурфа ее соединяют с колонной промывочных труб, колоннуприподнимают, освобождают элеватор и промывку скважины продолжают.
4комбинированную промывку можно осуществить с еще более сложной обвязкой, прикоторой исключается использование пробки 25 и дополнительного гибкого шланга24.
В этом случаепри работе в режиме обратной промывки жидкость из промывочных труб удаляетсячерез вертлюг и гибкий шланг, а далее через дополнительную задвижку в емкость. 1.2.1. Расчетпрямой промывки песчаной пробки
Прямая промывканаиболее эффективна при удалении крепких пробок. Приведем расчет прямойпромывки песчаных пробок, исходя из следующих данных:
1. глубинаскважины Н = 2200м.
2. диаметрэксплуатационной колонны Дн = 146 мм.
3. мощностьпробки hм = 32м.
4. условныйдиаметр промываемых труб d = 73 мм.
5. максимальныйразмер зерен песка, составляющий пробки б= 0,9 мм.
6. видпромываемого агрегата жидкости – ПАЗ -82.
7. типпромываемого агрегата жидкости – вода.
8. длиналинии от насоса до шланга l = 45м.
9. наличиестационарной вышки на скважине – нет.
Гидравлическиесопротивления при промывке определяются следующим образом:
hоб =h1+ h2+ h 3+ h 4+ h 5+h6 (1)
где h1 –гидравлические сопротивления нисходящего потока, м.ст. жидкости. h2 –гидравлические сопротивления восходящего потока, м.ст. жидкости. h 3– потери напора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности впромывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст. жидкости, м.ст. жидкости. h 4– гидравлическое сопротивление в шланге, м.ст. жидкости. h 5 — гидравлическое сопротивление в вертлюге, м.ст. жидкости. h 6 — гидравлическое сопротивление в линии от массы до шланга, м.ст. жидкости.
Vм = 4 Q м/с, (2)
П d2
где, Q –расход промывочной жидкости, м3/с
д – ускорениесвободного падания, м/с2, д = 9,81 м/с
Гидравлическиесопротивления восходящего потока:
h2 = φ × λ2 Н × V2
Дв-dн 2д
где, φ –коэффициент, учитывающий повышение содержания песка в жидкости, φ = 1,15
Дв= Дн — 2,5м, (4)
где, Дн -наружный диаметр эксплуатационной колонны, Дн = 0,146м.
д – толщинастенки трубы, д = 12мм =0,012м колонны,
Дв =0,146 -2 × 0,012 = 0,122 м.
dн — наружный диаметр промывочный труб, dн = 0,073м.
Vв – скоростьвосходящего потока жидкости, м/с;
Vв = 4Q м/с, (5)
П (Дв2 — dн2 )
Потери напорана уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах икольцевом пространстве определяются по формуле И.А. Апресова:
h 3= (λ-т) × ₣ × lк [jн/jж ( 1-Vкр/Vв) – 1 ]м/с, (6)
где, т –пористость песчаной пробки, т = 0,3
₣ — площадь сечения эксплуатационной колонны, см2:
₣ = 0,785× 12,2 2 = 117 см2 (7)
Lк – высотапромытой пробки за одно наращивание, равная длине обной трубы или одного коленатруб, lк = 12 м.
f – площадь восходящего потока жидкости, см2
f= 0,785 × (Дв2 — dн2)см2
f= 0,785 × 12,22 — 7,3 см2 =75,3 см2 (8)
jн - удельный вес песка, кг/см3, jн = 2,65 кг/см3
jж — удельный вес промывочной жидкости, кг/см3
jж = 1 кг/см3 Vкр –критическая скорость свободного падения песчинок, см/с по таблице №1. Vкр= 8,7 см/с
Таблица 1. Критическаяскорость падания песчинок в жидкостиМаксимал. размер зерна, мм. Скорость свобод. падения, см/с Максимал. размер зерен, мм Скорость свобод. падения см/с Максимал. размер зерен, мм Скорость свобод. падения, см/с 0,01 0,01 0,23 2,80 1,0 9,50 0,03 0,07 0,25 3,0 1,2 11,02 0,05 0,19 0,30 3,50 1,4 12,54 0,07 0,36 0,35 3,97 1,6 14,00 0,09 0,60 0,40 4,44 1,8 14,90 0,11 0,90 0,45 4,90 2,0 15,70 0,13 1,26 0,5 5,35 2,2 16,50 0,15 1,67 0,6 6,25 2,4 17,20 0,17 2,14 0,7 7,07 2,6 17,90 0,19 2,39 ,8 7,89 2,8 18,60 0,21 2,60 0,9 8,70 3,0 19,20
Гидравлическиесопротивления в шланге (h 4) и вертлюге (h 5) придвижении воды определяются по данным, приведенным в таблице 2.
Гидравлическиесопротивления в нагнетательной линии от насоса до шланга определяются поформуле:
h 6= λ × L × V2
d 2д м.вод.ст. (9)
Расчетпроизводим при работе насоса на каждый из его скоростей:
При работе на Iскорости: Q = 4,6 л/с
Vн= 4× 4,6 = 15,23 дм/с =1,523 м/с
3,14 ×0,622
Таблица 2. Гидравлическиесопротивления в шланге и вертлюгеРасход воды, л/с Потери литра, м.вод.ст. Расход воды, л/с Потери напора, м.вод.ст. 3 4 7 22 4 8 8 29 5 12 9 36 6 17 10 43
Коэффициентсопротивления λ1 = 0,035 выбираем по таблице 3.
Таблица 3. Коэффициенттрения для воды при движении в трубахДиаметр труб, dв, мм 48 60 73 89 114 λ 0,04 0,037 0,035 0,034 0,032 Диаметр труб, dв, мм 127 146 178 194 - λ 0,030 0,028 0,025 0,020 -
Находим потерина трение нисходящего потока: (11)
К1 =0,035 × 2200 × 1,5232 = 143 м вод.ст.
0,062 2 × 9,81
Скоростьнисходящего потока: (12)
Vв1= 4× 4,6 = 6,11 дм/с = 0,611 м/с
3,14 ×(1,222 -0,732)
Находимкоэффициент сопротивления восходящего потока λ2 по таблице №4.λ2 = 0,037
Находим потерина трении восходящего потока: (13)
h21= 1,15 × 0,037 × 2200 × 0,6112 = 39,6 м.вод.ст.
0,122 -0, 79 2 × 9,81
Потери напорана уравновешивание столбов жидкости: (14)
h31= (1-0,3) 117×12 [2,61 (1- 8,7) -1] =16,5 м.вод.ст.
75,3 1 61,1
Находим потерина трении в шланге и вертлюге: (15)
h41+ h51 = 10,4 м.вод.ст.
Находимгидравлические сопротивление в линии от насоса до шланга
h61= 0,035 × 45 × 1,5232 = 3 м.вод.ст.
0,062 2× 9,81
Находим общеегидравлическое сопротивление: (16)
hобщ= 143+ 39,6+16,5+ 10,4 +3 = 207,2 м.вод.ст.
При работе наII скорости Q2 =6,4 л/с, скорость потока (17)
Vн = 4 × 6,4 = 21
3,14 ×0,622
Гидравлическиескорости сопротивления нисходящего потока: (18)
h12=0,035 × 2200 × 2,122 =285 м.вод.ст.
0,062 2 × 9,81
Скоростьвосходящего потока:
Vв2= 4 × 6,4 × 0,852 =8,5 дм/с = 0,85 м/с
3,14× (1,222-0,732) 2 × 9,81
Находим потерина трение восходящего потока (19)
h22=1,15× 0,037 × 2200 × 0,852 =76,8 м.вод.ст.
0,122-0,073 2× 9,81
Находим потерина уравновешивание столбов жидкости (20)
h32=(1-0,3) × 117/75,3 × 12 [2,65/1 (1- 8,7/8,5) -1] = 17,9 м.вод.ст.
Находим потерина трение в шланге и вертлюге: h42 + h52 = 19 м.вод. ст. Находим гидравлические сопротивления в линии от насосадо шланга h62:
h62= 0,035× 45 × 2,122 =5,8 м вод.ст.
0,062 2 × 9,81
Определяемобщие гидравлические сопротивления: (22)
hобщ=285+76,8+17,9+19+5,8 = 404,5 м вод.ст.
При работе наII скорости Q = 9,6 л/с
Находимскорость нисходящего потока воды Vн2: (23)
Vн2 = 4 × 9,6 = 31,9 дм/с = 3,19 м/с
3,14 ×0,622
Гидравлическиесопротивления нисходящего потока: (24)
h13=0,035 × 2200 × 3,192 = 645 м.вод.ст.
0,062 2 ×9,81
Находимскорость восходящего потока Vв3 :
Vв3= 4× 9,6 = 12,73 дм/с = 1,273 м/с
3,14 ×(1,222 – 0,732)
Находим потерина трение восходящего потока h23 : (25)
h23= 1,15 × 0,037 × 2200 × 1,2732 = 156,4 м. вод. ст.
0,122 -0,073 2 ×9,81
Находим потерина уравновешивание столбов жидкости: (26)
h33= (1-0,3) × 117 ×12 [2,65 × (1 — 8,7 ) -1] = 19,2 м. вод.ст.
75,3 1 127,3
Определяемпотери на трение в шланге и вертеле по таблице 2. (27)
h43 + h53 = 40,2 м.вод.ст.(интегрированные данные)
Находимгидравлическое сопротивление в линии от насоса до шланга h63
h63= 0,035 × 45 × 3,192 =13,2 м.вод. ст.
0,062 2 ×9,81
Определяемобщие гидравлические сопротивления: (29)
hобщ=645+ 156,4 +19,1 +40,2 +13,2 = 873,9 м вод.ст.
Определяемдавление на выпуске насоса:
При работе на Iскорости: (30)
Рн1= jж × hобщ кт/см2
10
где, jж – удельныйвес промывочной жидкости,кг/дм3
hобщ– общие гидравлические сопротивления при работе насоса на I скорости, м. вод.ст:
Рн1= 1 × 212,5 = 21,25 кг/см2
10
При работе на IIскорости: (31)
Рн2= jж × hобщ = 1× 404,4 = 40,45 кг/см2
10 10
При работе наIII скорости:
Рн3= jж × hобщ = 1× 873,9 = 87,39 кг/см2
10 10
Определяемдавление скважины:
При работе на Iскорости: (32)
Рзаб1= jж × (Н + h21 + h31) кг/см2
10
где, h21 - сопротивление восходящего потока при работе насоса на I скорости,м.вод. ст., h31 - сопротивление восходящего потокапри работе насоса на II скорости, м.вод. ст..
Рзаб1= 1 × (2200 +39,6 +16,5)/ 10 = 225,6 кг/см2
При работе наII скорости: (33)
Рзаб2= jж × (Н + h2+ h3) = 1 (2200 +76,8 +17,9) = 229,5 кг/см2
10 10
При работе наIII скорости: (34)
Рзаб3= jж × (Н + h2+ h3) = 1 (2200 +156,4 +19,1) = 237,6 кг/см2
10 10
Подсчитаем мощность,необходимую для промывки песчаной пробки:
N = jж × hобщ × Q л/с, (35)
75 Га
где, Га –общий механический к.п.д. промывочного агрегата, Га = 0,65.
При работенасоса на I скорости: (36)
N1 =1× 212,5× 4,6 = 20 л/с,
75× 0,65
При работе наII скорости: (37)
N2 =1× 404,5× 6,4 = 53 л/с,
75 ×0,65
При работе наIII скорости:
N3 =1× 873,5× 9,6 = 173 л/с,
75× 0,65
Агрегат имеет максимальную мощность двигателя Nа = 82 л/с., а потому работа егона III скорости невозможна.
Найдемиспользование максимальной мощности промывочного агрегата:
При работенасоса на I скорости: (38)
К1 =N1 ×100% , %
Nмак
где, N1 -мощность, необходимая для промывки песчаной пробки, л/с.,
Nмак -максимальная мощность, необходимая для промывки песчаной пробки, л/с.
При работенасоса на I скорости:
К1 = 20 × 100% = 24,4 %
82
К2 =N2 × 100% = 53 × 100% = 64,6 %
Nмак 82
Определимскорость подъема размытого песка: Vм1 = V61– Vкр м/с, (39)
где, V61– скорость восходящего насоса, м/с,
Vкр– критическая скорость, м/с
Vм1= 0,611 — 0,087= 0,524 м/с
При работенасоса на II скорости: (40)
Vм2=V62 – Vкр = 0,85 -0,087= 0,763 м/с,
Определимпродолжительность подъема размытой пробки после промывки ее в каждом колене дочистой воды:
При работенасоса на I скорости: (41)
t1= Н / Vм сек.,
где, Н –глубина скважины, м
t1= 2200/0,524 = 4200 сек. =1час 10 минут.
При работе наII скорости:
t2= Н = 2200 = 2880сек.= 48 минут.
Vм 0, 763
Подсчитаемобщее время, затрагиваемое на промывку пробки (не считая времени наподготовительно-заключительные операции, развенчивание и подъем труб):
Т = t × n мин., (42)
где n – числонаращиваний,
n = hм, (43)
Lк
где, hм –высота песчаной пробки, м.,hм = 30м.
Lк -длина колена, Lк = 12 м.
n = 32 =3
12
При работенасоса на I скорости:
Т1 =t1 × n = 1 час 10минут × 3 = 3часа 30 минут.
При работенасоса на II скорости:
Т2 =t2 × n = 48 минут × 3 = 144минуты = 2часа 24 минуты. 1.2.2. Расчет обратной промывки песчаной пробки
Обратнаяпромывка скважин предусматривает закачку жидкости в кольцевой прост междуколонной НКГ и промывочными трубами. Это позволяет достигнуть более высокихскоростей восходящего потока жидкости и ускорить разрушение пробки.
Приведем расчетобратной промывки песчаной пробки.
Гидравлическиесопротивления при движении жидкости:
hоб =h1 + h2 + h3 + h6 м.вод.ст., (44)
где, h1 –гидравлические сопротивления восходящего потока жидкости, м. ст. жидк.,
h2 –гидравлические сопротивления нисходящего потока жидкости, м.ст. жидк.,
h3 –потери напора на уравновешивание способов жидкости различной плотности впромывочных трубах и кольцевом пространстве, м.ст.жидк.,
h6–гидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга, м. ст.жидк.
Гидравлическиесопротивления в шланге h4 и в вертлюге отсутствует или ничтожномалы.
Гидравлическиесопротивления восходящего потока:
h1 =λ × Н × Vн2 м.ст.жидк., (45)
Дв– dм 2g
где, λ –коэффициент гидравлического сопротивления,
Н – глубинаскважины, м.,
Дв — внутренний диаметр эксплуатационной колонны,
dм — наружный диаметр промываемых труб, м.,
Vн -скоростьнисходящего потока, м/с,
g – ускорение свободного падания, м/с2
При работенасоса на I скорости: (46)
Vн 1= 4 Q1 м/с,
П × (Дв2 — dм2 )
где, Q1 –производительность насоса, л/с., Q1 = 4,6 л/с,
Vн 1= 4 × 4,6 = 6,11 дм/с =0,611 м/с
3,4 ×(1,222– 0,732)
Гидравлическиесопротивления нисходящего потока при работе на I скорости насоса: (47)
h11=0,037 × 2200 × 0,6112 = 34,4м.вод.ст.
0,122-0,073 2×9,81
Найдем скоростьвосходящего потока при работе насоса на I скорости:
Vв 1=4 Q1 = 4 ×4,6 = 15,23 дм/с = 1,523м/с.
П dв2 3,14 × 0,622
Гидравлическиесопротивления восходящего потока при работе на I скорости насоса:
h2 1=φ λ ×Н × Vв 2 (48)
h2 1=1,15 ×0,035 ×2200 × 1,5232 =169 м.вод.ст.
0,062 2× 9,81
Потери напорана уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочных трубах икольцевом пространстве, м.ст. жидкости.
h3 1=(1 — т) ₣ × Lк ×[jп(1-Vкр)-1], м.ст. жидк. (49)
f jж Vв
где, f- площадьпоперечного сечения промывочных труб, см2;
f = 0,785 ×dв = 30,2 см2
h3 1=(1 — 0,3) ×117 ×12 × [2,65 (1- 8,7 )-1] = 48,8 м.вод. ст.
30,2 1 152,3
Найдемгидравлические сопротивления в линии от насоса до шланга, при работе на Iскорости: h6 1 (50)
h6 1= λ ×L×Vв2 (51)
dв 2д
h6 1= 0,035 × 45 × 1,5232 = 3м.вод.ст.
0,062 2 ×9,81
Определим общиепотери на сопротивление при работе насоса на Iскорости: (52)
hобщ1= 34,4 +169+48,8+3 = 255 м.вод. ст.
Аналогичноопределяем гидравлические сопротивления при работе насоса на I скорости: Скоростьнисходящего потока, м/с:
Vн2= 4 Q2 м/с,
П(Дв2 – dн2)
где, Q1 –производительность насоса при работе насоса на II скорости, Q2 = 6,4л/с.
Vн2= 4×6,4 = 8,5 дм/с = 0,85 м/с.
3,14×(1,222-0,732)
Гидравлическиесопротивления восходящего потока, м. ст. жидк.
h22= φ× λ2× Н × Vв2 м.вод.ст. (53)
(Дв2 – dн2) 2×9,81
Найдем скоростьвосходящего потока:
Vв2= 4 Q2 м/с (54)
П× dв2
Vв2= 4×6,4 = 21,2 дм/с = 327 м.вод. ст.
3,14 × 0,622
Подставляемданные по формуле:
h22= 1,15 × 0,035 × 2200 × 2,122 =327 м.вод.ст.
0,062 2 × 9,81
Находим потеринапора на уравновешивание столбов жидкости различной плотности в промывочныхтрубах и кольцевом пространстве:
h32= (1-т) × ₣ × Lк × [jн× (1- Vкр) -1] м.вод. ст. (55)
f jж
Определяемскорость подъема размытого песка при работе насоса на I скорости:
Vп1=Vв1 — Vкр м/с,
Vп1=1,523- 0,087 = 1,436 м/с,
При работенасоса на II скорости:
Vп2=Vв2 — Vкр м/с,
Vп2=2,12-0,087= 2,033 м/с
Найдемпродолжительность подъема размытой пробки после промывки ее в каждом колене дочистой воды, при работе насоса на I скорости:
t1= Н сек.,
Vп1
t1=2200 = 1536 сек = 25 минут, 36секунд.
1,436
При работенасоса на II скорости:
t2= Н сек.,
Vп2
t2= 2200=1085секунд =18минут 5 секунд
0,033
Суммарное времяна обратную промывку пробок:
Т1 =t1 × n сек.,
Т1 =1536 ×3= 4608 сек=1 час,16 минут, 48секунд.
При работенасоса на II скорости:
Т2 =t2 × n сек.,
Т2=1085×3= 3255 сек = 54минуты,15 секунд.
Полученныерезультате расчетов показывают, что для промывки песчаной пробки необходимоработать на второй скорости и применять обратную промывку, при которой мощностьпромывочного агрегата используется лучше в Кп2 = 72%= 1,11 раза.
Ко2 64,6%
Что касаетсявремени промывки до чистой воды, то она снижается в
Тм2= 2 ч.24мин. = 2,66 раза.
То2 54 мин.15сек. 1.3. Чистка скважин аэрированной жидкостью
Описанные вышеспособы промывки скважин и оборудование, используемое при этом, не зависят оттого, какая жидкость используется в качестве промывочной: нефть, вода,глинистый раствор.
Использованиеводовоздушной смеси при чистке пробок требует специального дополнительногооборудования – смесителя, компрессора и.т.п. (рисунок 3, пунктир).
От насосногоагрегата промывочная жидкость направляется через обратный клапан к смесителю.От источника сжатого воздуха через регулятор расхода к смесителю подаетсявоздух. Выйдя из смесителя, водовоздушная смесь поступает через промывочныйшланг и вертлюг в колонну промывочных труб. Устье скважины оборудуют головкойдля обратной промывки, а муфту нижней трубы промывочной колонны- обратнымклапаном.
Технологияпромывки аэрированной жидкости отличается от описанных ранее.
Перед началомпромывки жидкость, находящуюся в трубах, вытесняют в трап, после чегоналаживают циркуляцию жидкости и уточняют соотношение сжатого воздуха и водыдля промывки пробки.
После выносапробки и спуска колоны промывочных труб на длину или колена труб насосныйагрегат останавливают, а давление в полости труб снижают через контрольныйвентиль. В кольцевом пространстве давление сохраняют, поскольку течениюжидкости вверх по колонне промывочных труб препятствует обратный клапан.
Далее колоннутруб наращивают, включают насос и восстанавливают циркуляцию водовоздушнойсмеси. Цикл этих операций повторяют до тех пор, пока вся пробка не будетразмыта.
2.Выбор подъемника
Дляспускоподъемных операций выбираем подъемник типа Азинмаш-43П, при работе скоторым допустимая глубина насосно-компрессорных труб условного диаметра 73 ммпри оснастке 2 × 3 равна 3000 м (таблица 4).
Таблица 4. Допустимыеглубины спуска НКТ при работе с подъемникомУсловный диаметр НКТ, мм Глубина спуска труб при оснастке талей, м 2 × 3 3 ×4 4 ×5 48 6400 - - 60 4000 6000 - 73 3000 4400 5700 89 2000 3000 4000 114 1500 2200 2800 2.1. Выборподъемных приспособлений
Для выбораоборудования, применяемого при спускоподъемных операциях, определяем весколонны (силу тяжести) промываемых труб:
Gт =q × Н кг,
где, Gт– вес колонны промываемых труб, кг.,
q - вес 1 мтрубы с учетом веса муфты, кг.,
q = 9,4 кг
Н- длинаколонны промывочных труб, м.,
Gт =9,4 × 2200 = 20680 кг.
Учитывая весколонны 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 канатвыбираем по величине усилия, которое равно:
Рр=Рх × К кг,
где, Рх –напряжение оседового конца каната, определяемое по формуле:
Рх =Рк × ßп × (ß-1)
ßп-1
где, Рк — нагрузка на крюке, кг.,
п – числоканатных струн подвижного ролика (п = 4)
ß–коэффециент равный ß = 1,
h
где ح– к.п.д. каждого канатного ролика, ح= 0,98
ß = 1 = 1,02
0,98
Максимальнаянагрузка на крюке Рк определяется как:
Рк =Gт + Gм кг,
Gт –вес колонны труб, кг
Gм -вес неподвижного закрепленного (мертвого) груза, кг.
Gм =Gтб + Gкр + Gв
где, Gтб -вес талевого блока, кг Gтб = 164 кг,
Gкр -вес крюка, кг; Gкр = 65кг,
Gв — вес вертлюга, кг; Gв = 39 кг.
Gм =164+65+39= 268 кг
Тогдамаксимальная нагрузка на кране:
Рк =20948 × 1,024 × (1,02-1) = 2880 кг
1,024-1
Определимразрывное усилие, с учетом запаса прочности:
Рр =Рх × к3 кг,
где, к3 –коэффициент запаса прочности, принимаем к3 =3
Рр =2880 ×3 = 8640 кг
Подъемныйагрегат типа Азинмаш-43П оснащается талевым канатом диаметром 15,5 мм.
Выбираем канатдиаметром dм = 15,5 мм, разрывное усилие которого при рассеченномпределе прочности проволок при растяжении достигает 140кг/мм2,равное 10700 кг.
Проведемпроверку выбранного каната на суммарное напряжение по формуле Рело-Баха. Напряжениеот растяжения:
Gр =Рх= 4 Рх кг/мм2,
₣к i П dп2
где, ₣к - площадь поперечного сечения каната, мм2. i - число проволок вканате, i = 114. dп — диаметр проволок в канате, мм, dп= 1,0 мм
Gр = 4 × 2880 = 32,2 кг/мм2,
144×3,14× 12
Напряжение отизгиба:
Gм =3 × Е × dп кг/мм2,
Дш
Где Е- модульупругости материала проволоки, кг/см2,
Е = 2,1 ×106 кг/ см2,
dп — диаметр проволоки, мм
Дш –диаметр канатного шкива по дну канавки или диаметр барабана лебедки, мм. Дш= 480 мм (берется меньшая величина):
Gм = 3 × 2,1 ×109 × 1 = 1640 кг/ см2= 16,4 кг/ мм2
8 480
Находимсуммарное напряжение:
Gсум= Gр + Gн кг/ мм2
Gсум= 32,2 +16,4 = 48,6 кг/ мм2
Запаспрочности:
К= Gраз
Gодн
где, Gраз - временное сопротивление разрыва, равное расчетному периоду прочностипроволоки при растяжении.
К =140= 2,88
48,6
Допустимыйзапас прочности: к = 2,5. Определяем максимальную длину каната, необходимую дляпроведения подъема труб:
Lк =1,1× [(l+1)+ 2Нв + m (Нв — l-4 ) ] м,
где, Lк -общая длина каната с запасом в 10%, м
Нв –высота вышки (мачты), м; Нв =18 м,
m – число струноснастки талей, m = 4
l- длина одногозвена труб, поднимаемых из скважины за один прием.
L – длинаканата, навиваемого на барабан, м
L = m ×(l+1) а1 × х0(а2 + х0),
где, а1 –коэффициент, а1 = ß – dк
36,8
а2–коэффициент, а2 = До + dк
0,865× dк
где, ß –ширина барабана между ребордами, см
dк –диаметр каната, см; dк = 1,55 см
До –диаметр барабана без каната, см; До = 48 см
х0 –число слоев навивки, остающихся на барабане в момент начала операции подъема,принимаем х0 = 2.
Подставимданные в формулы:
а1 =87-1,55 = 2,32
36,8
а2 = 48+1,55 -1= 36
0,865×1,55
Тоже в формулу:L = 4 (К+1)+ 2,32 ×2 × (36+2)= 228,5 м
Тоже в формулу:Lк = 1,1 × [(228,5+1)+2 × 18 +4× (18-12-4)] = 301м 2.3. Расчет использования скоростей лебедки
После окончанияпромывки необходимо поднять трубы вместе с пакером и якорем и опустить вскважину соответствующее эксплуатационное оборудование. Усилие, развиваемоеподъемником на канате на первой скорости подъема:
Рк1= 75 ×Ng × ح
Vк1
где, Ng –мощьность двигателя,
ح — к.п.д. подъемника,ح =0,65
Vк1 –скорость подъема, м/с
Найдем скоростьподъема:
Vк1 =П × Дб × n1м/с,
60
где, Дб– диаметр бочки барабана, м
n1 –скорость вращения барабана, об/мин.
Vк1 =3,14×0,18 ×35 = 0,88 м/с
60
Подставляемданные формулу:
Рк1= 75 ×120×0,65 = 6650 кг.
0,88
Расчетоснастки: Найдем число рабочих струн талевой оснастки:
iт = Gк
Рк1× ح т
где, Gк — вес груза на крюке, кг, Gк = 20948 кг
ح т– к.п.д. талей, ح т = 0,9
iт = 20948 = 3,5 стр.
6650 ×0,9
Принимаем iт= 4 рабочих струны при оснастке 2 ×3.
Число колен накаждой скорости при длине колена lk = 12 м.
Zi = iт ح т × n1×Рк1 – Gм
g×lk ni q ×lk
где, Zi – числоподнятых колен на i-ной скорости,
n1 –скорость вращения барабана лебедки на I скорости, об/мин.,
ni - число оборотов барабана лебедки на i-ной скорости, об/мин.,
lk -длин колена, м. На IV скорости:
ZIV =iт ح т × n1× Рк1 – Gм =4 × 0,90 ×35 × 6650 = 268 = 44 колена
g×lk nIV q ×lk 9,4× 12 ×159 9,4 × 12
На IIIскорости:
ZIII =iт ح т × n1× Рк1 – Gм =4 × 0,90 × 35 × 6650 – 268 = 75колен
g×lk nIII q ×lk 9,4 ×12 96 9,4 × 12
На II скорости:
ZII = iт ح т × n1× Рк1 – Gм =4 × 0,90 × 35 × 6650 – 268 = 125колен
g×lk nII q ×lk 9,4 ×12 58,3 9,4 ×12
Число колен вколоне труб:
Z = Н
lk
где, Н – длинатрубы (глубина скважины), м
lk- длина колоны, м
Z = 2200= 184 колена
12
Таким образом,число колен, поднимаемых на каждой скорости:
на IVскорости: ZIV = 44
на IIIскорости: ZIII = 75-44 = 31
на II скорости:ZII = 125-75 = 50
на I скорости:ZI = 184-125 = 59
Итого: 184колена.
Заключение
Приэксплуатации нефтяных скважин происходят осложнения, связанные с разрушениемнеустойчивых пород призабойной зоны и образования песчано-глинистых пробокприфильтровой части присадных труб и в подъемных трубах. В зависимости отприроды и интенсивности выноса пород, толщина песчано-глинистных пробок иногдадостигает 200-400 метров, в связи с чем, нередко продуктивность скважиныснижается вплоть до полного прекращения подачи жидкости.
Учитывая это, вдипломной работе рассмотрены методы разрушения и удаления скопившегося вскважине песка с применением желонок и путем проведения промывки скважинжидкостью (нефтью и водой).
На конкретномпримере с исходными параметрами нефтяной скважины произведен расчет прямой иобратной промывок, осуществлен выбор подъемных механизмов и приспособлений, данрасчет талевого блока и использования скоростей лебедки.
Анализ и расчетдвух вариантов промывок (прямой и обратной) показал, что наиболее экономиченспособ прямой промывки, при котором промывочная жидкость (вода) подается понасосно-компрессорным трубам, а песок, глина и другая порода, закупорившаяскважину, возвращается на дневную поверхность через пространство, образованноемежду обсадкой колонкой и встроенной в нее насосно-компрессорной трубой.
Списоклитературы
1. Абдулин Ф.С. Добыча нефти и газа: — М.: Недра, 1983. — С.140
2. Актабиев Э.В., Атаев О.А. Сооружения компрессорных и нефтеперекачивающихстанций магистральных трубопроводов: — М.: Недра, 1989. – С.290
3. Алиев Б.М. Машины и механизмы для добычи нефти: — М.: Недра, 1989. –С.232
4. Алиева Л. Г., Алдашкин Ф. И. Бухгалтерский учет в нефтяной и газовойпромышленности: — М.: Тема, 2003. – С.134
5. Березин В.Л., Бобрицкий Н.В. и др. Сооружение и ремонтгазонефтепроводов: — М.: Недра, 1992. – С.321
6. Бородавкин П.П., Зинкевич А.М. Капитальный ремонт магистральныхтрубопроводов: — М.: Недра, 1998. – С.149
7. Бухаленко Е.И. и др. Монтаж и обслуживание нефтепромысловогооборудования: — М.: Недра, 1994. – С.195
8. Бухаленко Е.И. Нефтепромышленное оборудование: — М.: Недра, 1990. –С.200
9. Бухаленко Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию: — М.:Недра, 1990. – С.120
10. Вирнавский А.С. Вопросы эксплуатации нефтяных скважин: — М.: Недра,1997. — С.248
11. Марицкий Е.Е., Миталев И.А. Нефтяное оборудование. Т. 2: – М.:Гипронефтемаш, 1990. – С.103
12. Марков А.А. Справочник по добыче нефти и газа. М.: «Недра», 1989
13. Марков А.А. Справочник по добыче нефти и газа: — М.: Недра, 1989. –С.119
14. Махмудов С.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважных насосных установок:- М.: Недра, 1987. – С.126
15. Михайлов К.Ф. Справочник механика нефтепромыслов: — М.: Гостехиздание,1995. – С.178
16. Мищенко Р.И. Нефтепромысловые машины и механизмы: — М.: Гостехиздание,1984. — С.254
17. Молчанов А.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы: — М.: Недра, 1985. –С.184
18. Муравьёв В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин: — М.: Недра,1989. — С. 260
19. Овчинников В.А. Нефтяное оборудование, т.II: — М.: ВННи нефтемашин,1993. – С.213
20. Раабен А.А. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования: — М.: Недра,1987. — С.180
21. Руденко М.Ф. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. М.: ТрудыМИНХ и ГТ, 1995
22. Руденко М.Ф. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: — М.:Труды МИНХ и ГТ, 1995. – С.136