Перевод скважины с фонтанного способа эксплуатации на ЭЦН

В дальнейшем скорость подъема по мере уменьшения веса поднимаемого груза увеличивается путем переключения коробки передач подъемника.

 

 

Число труб, которые следует поднимать  на каждой скорости, определяем по формуле:

на I скорости

где n₁ – частота вращения барабана на I скорости, об/мин;

l₁=8 м – длина поднимаемой трубы, м;

q₁ = 92 Н – вес 1м НКТ, кН;

Р_об = 8 кН– вес талевой системы, кН.

.

на II скорости               

.

на III скорости                 

.

на IV скорости                   

.

Общее число  труб в колонне НКТ:

где L – длина подвески (НКТ), м.

Число труб, которое  следует поднимать на каждой скорости подъемника, составит:

на I скорости            

на II скорости         

на III скорости     

на IV скорости поднимают  последние 15 труб.

 

 

 

 

 

 

 

. Определение времени подъема

Время подъема колонны насосно-компрессорных труб.

где t_ПР - норма времени на подготовительные работы перед подъемом инструмента (t_ПР=7 мин);

 t_ЗР - норма времени на заключительные работы после подъема желонки из скважины (t_ЗР=13 мин);

t₁, t₂, t₃, t₄ - норма времени для подъема одной трубы в зависимости от скорости подъема крюка, с:

где t_м - время машинных операций, с;

t_р = 73 с - время ручных операций при подъеме.

где К - коэффициент, учитывающий замедление подачи крюка при включении и торможении лебедки. При подъеме на I, II и III скоростях лебедки К=1,2, на IV скорости К=1,3;

l₁ = 8 м– длина трубы, м.

на I скорости                    

на II скорости                     

на III скорости                    

на IV скорости                     

Тогда:

Таким образом, общее время на подъем подвески из скважины будет:

Т_n=420+170·126+126·104+49·94+15·84+780=41590 c=11 час.33 мин.

1.13. Спуск промывочных труб

Время спуска 

  

где z – число труб, спускаемых в скважину;

t_ПР=11 мин;

t_ЗР=7 мин;

где t_Р - время ручных операций, 67 с (значения t_ПР, t_ЗР, t_Р определяют по справочнику «Единые нормы времени на капитальный ремонт скважин»).

Подставляя цифровые значения в формулу, получим:

Т_с=660+360*(12+67)+420=29520 с=8 час.15 мин.

 

 

1.14. Промывка песочной пробки

В качестве промывочного агрегата выбирается промывочный агрегат Азинмаш-35А.

Агрегат монтируется  на двухосном грузовом автомобиле ЗИЛ-130 и состоит из насоса 2НП-160, трансмиссии, замерного бака, манифольда, вспомогательного трубопровода и дистанционного управления (рис.№9).

Насос 2НП-160 - трехплунжерный горизонтальный одинарного действия расположен он на автомашине между кабиной и задним мостом (рис.№10).

Весь диапазон давлений, принятый для агрегата, обеспечивается плунжером одного размера.

Привод насоса осуществляется тяговым двигателем автомобиля через коробку отбора мощности.

Коробка отбора мощности трехвальная  односкоростная; ее зубчатые колеса выполнены  цилиндрическими, с косым зубом.

Приемный вал  коробки отбора мощности приводится во вращение промежуточным карданным  валом автомобиля, связанным другим концом со вторичным валом коробки  передач.

Передача вращения от выводного вала коробки отбора мощности трансмиссионному валу насоса осуществляется карданными сочленениями.

Управление  механизмом переключения так же, как  и агрегатом в целом, предусмотрено  из кабины автомобиля, а также с  поста управления на платформе агрегата.

Для расширения области применения агрегат снабжен замерным баком  сварной конструкции, оборудованным  донными клапанами и наливными  кранами.

Манифольд агрегата состоит из приемной и нагнетательной линий. Приемная линия может принимать  жидкость как из замерного бака, так и со стороны (рис.№11).

Нагнетательная  линия комплектуется угловым  рабочим пробковым краном, контрольным  краном с сектором, воздушным колпаком с манометром и предохранительным  клапаном гвоздевого типа.

Для соединения выкида с напорной линией, идущей к  устью скважины, агрегату придан вспомогательный  трубопровод.

Соединение  труб осуществляется посредством гибких металлических сочленений.

Монтажная рама и настил представляют собой цельносварную  конструкцию.

Для удобства обслуживания насоса перед его гидравлической частью имеется откидывающаяся площадка.

Для освещения  оборудования используются две фары.

Промывочный агрегат с замерным баком выпускается  под шифром Азинмаш-35Б.

Техническая характеристика Азинмаш-35А

Максимальная  производительность, л/с ……………..….17,75

Рабочее давление, МПа …………………………….……..16,0

Максимально допустимое давление, МПа ………….……20,0

Диаметр плунжера насоса 2НП-160, мм ………………….130

Ход плунжера, мм ………………………………………….130

Наибольшее  число двойных ходов в минуту ……………..206

Модуль зубчатой передачи, мм ……………………………m=7

Угол наклона  зуба …………………………………………..β=30°

Передаточное  отношение ………………………………….i=81/18=4,5

Мощность двигателя  автомобиля

ЗИЛ-130 при 3200 об/мин, кВт ………………………….….....110

Наибольшая  частота вращения вала

двигателя при  передаче вращения насосу, об/мин ….....……..2500

Модуль косозубой  шестерни в односкоростной

коробке отбора мощности, мм ……………………….………..m=6

Угол наклона  зубьев ……………………………………………β=12°

Передаточное  число …………………………………………….i=2,7

Диаметр нагнетательной линии манифольда агрегата, мм…….50

Диаметр приемного  трубопровода, мм …….…………………..100

Число труб вспомогательного трубопровода …………………..6

Общая длина  вспомогательного трубопровода, м ……………18,2

Условный проход приемного шланга, мм …………………….100

Вместимость замерного бака, м³……………………………….3

Габариты агрегата, мм:

длина ………………………………………..……..……..6950

ширина ……………………………………….…..………260

высота …………………………………..………..………2680

Производительность  и давление,

развиваемые агрегатом при 2500 об/мин вала двигателя

Таблица №10

Передача	Частота вращения коренного вала насоса, об/мин	Производительность (теоретическая), л/с	Давление, МПа
I	50,2	4,32	Максимальное-20, рабочее-16
II	89,5	7,73	11
III	140	12,05	70
IV	206	17,75	47,6

 

 

В качестве способа  промывки выбрана прямая промывка водой.

 

Формулы, необходимые  для расчета прямой промывки следующие:

где λ — коэффициент трения при движении воды в трубах (данные приведены ниже);

      d_в — внутренний диаметр промывочных труб, м;

      V_н — скорость нисходящего потока жидкости, м/с

 

 

где φ — коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь напора в результате содержания песка в жидкости (колеблется в пределах 1,1—1,2, принимаем φ=1,2);

       λ— коэффициент трения при движении воды в затрубном пространстве, определяется по разности диаметров 146 мм (D_в=133 мм) и 73 мм (d_н=73 мм) труб: 133—73 мм=60 мм, следовательно λ=0,037;

         d_н — наружный диаметр промывочных труб;

        Vв — скорость восходящего потока жидкости в затрубном пространстве, м/с

 

   

где m — пористость песочной пробки (принимаем равной 0,3);

       F — площадь проходного сечения 146-мм эксплуатационной колонны (F=139 см²);

       l — высота пробки промытой за один прием (длина двухтрубки равна 14 м);

        f — площадь поперечного сечения кольцевого пространства между 146-мм и 73-мм трубами (f=113 см²);

       ρ_п — плотность зерен песка (ρ_п=2600 кг/м³);

      ρ_ж — плотность промывочной жидкости — воды (ρ_ж=1000 кг/м³);

      v_кр — скорость свободного падения песчинок в воде для песчинок размером d=1,0 мм равна 9,5 см/с (берется из данных табл.№11);

       v_в — скорость восходящего потока жидкости, см/с.

 

Давление на выкиде насоса (в МПа):

  

где — сумма потерь, м.

 

Давление на забое скважины при работе установки:

  

где H — глубина скважины, м.

 

Мощность, необходимую для промывки скважины от песочной пробки:

   

где η_а — общий механический к.п.д. насосной установки (принимаем равным 0,75).

 

Коэффициент использования максимальной мощности насосной установки:

Скорость, подъема размытого песка, который находится как разность скоростей:

Продолжительность подъема размытой пробки после промывки скважины на длину колена (двухтрубки) до появления чистой воды по формуле:

Размывающая сила (сила удара) жидкости:

     

где Q — подача агрегата, дм³/с;

       f—площадь-поперечного сечения струи жидкости, нагнетаемой в скважину, т.е. площадь поперечного сечения промывочных труб (для 73-мм колонны f=30,17 см²);.

      F—площадь проходного сечения эксплуатационной колонны (для 146-мм колонны равна 119 см²).

 

 

Таблица №11

Производительность (теоретическая), л/с (дм3/с)	Скорость нисходящего потока жидкости, м/с	Скорость восходящего потока в  затрубном пространстве, м/с
4,32	0,95	0,37
7,73	1,72	0,68
12,05	2,66	1,05
17,75	3,91	1,55

Подставив численные  значения величин, входящих в формулы, находим потери напора h₁ при работе установки:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

на IV скорости 

Найдем потери напора h₂ при движении жидкости с песком в затрубном пространстве:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

на IV скорости 

 

 

Находим потери напора h₃ при работе установки:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

на IV скорости 

Потери напора, возникающие в шланге h₄ и вертлюге h₅, составляют в сумме при работе:

на I скорости (h₄+h₅)_I =9,28 м;

на II скорости (h₄+h₅)_II=27,11 м;

на III скорости (h₄+h₅)_III=105,4 м;

на IV скорости (h₄+h₅)_IV=260,3 м.

Находим потери напора h₆ на гидравлические сопротивления в 73-мм нагнетательной линии от насоса агрегата до шланга. Принимаем длину этой линии l=50 м. Тогда находим потери напора:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

на IV скорости 

Находим суммарные потери при работе насосной установки:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости

на IV скорости 

Находим давление на забое скважины:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

на IV скорости

Мощность, необходимая  для промывки:

на I скорости   

на II скорости 

на III скорости 

на IV скорости 

_{Поскольку значение для четвертой  скорости превышает  предельное значение мощности вырабатываемой двигателем, то в  дальнейшем ведем  расчеты только для  трех передач.}

Определим коэффициент  использования максимальной мощности насосной установки:

    

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

 

Находим значения скоростей подъема:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

 

Определяем необходимую продолжительность подъема песка:

на I скорости 

на II скорости 

на III скорости 

 

Далее получим значения размывающей силы удара Р:

на I скорости   

на II скорости 

на III скорости 

 

Таким образом, исследуя полученные результаты расчетов промывки, имеем  следующие выводы: по мощности агрегат может быть использован только на I, II и III скорости при прямой промывке, но на III скорости забойное давление превысит пластовое, что угрожает гидроразрывом пластов в призабойной зоне. Следовательно, необходимо производить прямую промывку скважину на II скорости агрегата.

Оборудование  для промывки скважин

Автоцистерны

Для транспортирования технологической  жидкости к скважинам и проведения промывочно-продавочных работ используются различные автоцистерны, отличающиеся в основном объемом цистерн и  монтажной базой.

В качестве цистерны выбирается агрегат ППЦ-23-5524П, так как он имеет  наибольшую емкость из предложенных цистерн, а это немаловажно в  условиях данной скважины.

Автоцистерна  ППЦ-23-5524П

Автоцистерна ППЦ-23-5524П  наиболее емкая из автоцистерн, применяемых  при транспортировании жидкости для гидроразрыва и других технологических  жидкостей.