Расчет промывки песчаной пробки

       5.Расчет промывки песчаной пробки.

Глубина скважины L = 1020 м; диаметр эксплуатационной колонны D = 0,114м; диаметр промывочных труб d = 0,048м; расчетный диаметр песчинок d_п = 0,001м; песчаная пробка высотой h = 10 м. Долевой объем песчинок в смеси b = 0,01. Для промывки применяется техническая вода с вязкостью μ_ж = 0,11 Па·с и плотностью ρ_ж= 1050кг/м³. Плотность песка ρ_п= 2500кг/м³. Время разрушения пробки погружением колонны НКТ на одну трубу составляет Т = 360с. Для промывки предварительно намечена насосная установка Азинмаш – 32М.

Рассчитать необходимое давление при прямой промывки на выкиде насоса; мощность двигателя; время промывки и разрушающую силу струи потока.

Решение.

Расчет гидравлических потерь исходящего потока:

V_им/с,

где V_в – скорость исходящего потока;

      Q = 0,0103 – подача насоса, м³/с;

      d_вн = 0,0403 – внутренний диаметр промывочных труб, м.

R_еи,

где R_еи – число Рейнольдса исходящего потока.

Так как R_еи = 3077 > 2320 – режим движения исходящего потока турбулентный.

λ_и ,

где λ_и – коэффициент гидравлического сопротивления исходящего потока.

Р_и МПа,

где Р_и - гидравлических потерь исходящего потока.

Расчет гидравлических потерь восходящего потока:

Q_в = Q· (1 + b) = 0,0103· (1 + 0,01) = 0,0104 м³/с,

где Q_в – расход восходящего потока.

                            V_в м/с,

где V_в - скорость восходящего потока ,

       D_вн = 0,1103 - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м.

μ_с =  μ_ж· (1+2,5·b) = 0,11· (1+2,5·0,01) = 0,113 Па·с,

где μ_с – вязкость дисперсной системы.

ρ_с = ρ_п ·b + ρ_ж· (1 - b) = 2500·0,01 + 1050· (1 – 0,01) = 1064кг/м³,

где ρ_с – плотность дисперсной системы.

R_ев,

где R_ев - число Рейнольдса восходящего потока.

Так как R_ев = 830 < 2320 – режим движения восходящего потока ламинарный.

λ_в ,

где λ_в – коэффициент гидравлического сопротивления восходящего потока.

Р_в МПа,

где Р_в - гидравлических потерь восходящего потока.

Р = Р_и + Р_в = 35,2 + 9,5 =45 МПа,

где Р - необходимое давление при прямой промывки на выкиде насоса.

N = Р·Q/0,65 = 45·10³·0,0103/0,65 = 709 кВт,

где N_д – мощность двигателя.

                                V_св м/с,

гдеV_св  - скорость свободного оседания частиц песка, м/с.

V_ст = V_св ·ε² ·φ(ε) = 0,0017·0,99²·0,96 = 0,0016 м/с,

где V_ст – скорость свободного оседания частиц песка при стесненной            седиментации;

                              ε = 1 – b = 1 – 0,01 = 0,99;

                             φ(ε) = 10^-1,82b = 10^-1.82·0.01 = 0.96;

V_п = V_в - V_св = 1,26 - 0,0016 = 1,258 м/с,

где V_п – скорость подъема песка.

Т = 1980с,

где Т – время промывки.

Р_разр. = V² ·ρ_ж/2 = 8² ·1050/2 = 33600 Н,

где Р_разр. - разрушающую силу струи потока, приходящаяся на 1 м².

Вывод: Гидравлическая мощность насосного агрегата составляет N=630 кВт, время промывки Т=1980 с и разрушающая сила P=33,6 кН, такая мощность обусловлена глубиной L=1020 м.