Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [ 60 ] 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Рис. 4.15. Изменение давления струи по мере смещения от оси симметрии:

1 - d0 = 3,2 мм; v = 27,435,7 м/с; 2 - d0 = 4,8 мм; v = 29,6 м/с; 3 - d0 = 6,4 мм; v = 20,7 м/с; 4 - теоретическая кривая

Для практических условий важно определить параметры насадок, режимы промывки и допустимое удаление насадки от забоя (стенок скважины), при которых возможно интенсивное разрушение породы.

Давление в точке забоя, отстоящей от насадки на расстоянии l, а от оси струи - на расстоянии r, определяется выражением

Kr Kl а0,

(4.18)

где Kr - коэффициент затухания струи по мере удаления от ее оси, равный отношению аг к а0 [см. уравнение (4.17)]; Kl - коэффициент затухания струи при удалении от насадки, равный отношению аг к а0 [см. равенство (4.15) и (4.16)].

Решая уравнение (4.18) относительно необходимой скорости истечения струи из насадки расширителя при известных значениях расстояния до забоя l и диаметра размываемой полости Г;, получаем следующее выражение:

2[а доп]

\pK,Kr

(4.19)

При скоростях меньших, чем рассчитанных по приведенной формуле, разрушения забоя радиусом Г;, который отстоит от насадки на расстоянии l, не произойдет. От выражения (4.19) легко

перейти к уравнению для определения суммарной площади сечения насадок расширителя при заданной производительности насосного оборудования Q

2[а доп\ Р KiKr

(4.20)

Рациональный диаметр насадок d0 определяется на основании равенства (4.20) и числа насадок n,, которое выбирается, исходя из конструктивных особенностей расширителя,

(4.21)

При заданном начальном давлении струи а0 и известном радиусе обработки забоя r, соответствующем коэффициенту затухания, предельное расстояние 1кр, на котором будет разрабатываться забой, сложенный породой с заданными физико-механическими и прочностными свойствами

[а доп\

Kr а0

(4.22)

Если расстояние 1кр больше значения, полученного в правой части уравнения (4.22), то на стенках скважины сформируется забой радиусом r меньше расчетного r,. Существует предельное расстояние между забоем и насадкой, при котором забой не формируется даже в месте, контактирующем с осью симметрии струи. Это значение легко получить из выражения (4.22), если Kr = 1.

Значения разрушающей дальнобойности струи в зависимости от числа гидромониторных насадок и динамического давления на породу приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

В выражении (4.22) использовали значения коэффициента затухания струи с удалением от насадки, полученного из уравнения (4.15), дающего хорошую сходимость при существенных удалениях забоя, что и соответствует поставленной задаче.

Уравнения (4.19)-(4.22) получены при условии, что действие струи на забой носит постоянный характер, исключающий возникновение гидравлических ударов. Если в конструкции расширителя предусмотрено периодическое открытие - закрытие поверхности насадок и гидроударное воздействие струи на забой, то предельно возможная глубина расширения, определяемая по уравнению (4.22), увеличится на 2 c/v, т. е. примерно в 5-6 раз.

Требуемая скорость истечения струи из насадки для формирования забоя радиусом r при динамическом режиме истечения уменьшается и определяется из выражения

v > [адоп] . (4.23)

pcKlKr

Характер представленных зависимостей подтверждается многочисленными экспериментальными данными. Интересные исследования проведены в ИГД им. А.А. Скочинского. При исследовании взаимодействия струй с породой выявлена связь глубины разрушаемого забоя от отношения расстояния между забоем и насадкой к диаметру насадки.

Эффективное отношение расстояния между насадкой и забоем к диаметру насадки не должно превышать 5-6. Если это отношение увеличивается до 20 и более, то глубина разрушаемого забоя незначительна. Учитывая, что типовой диаметр насадок составляет 5-8 мм, то при удалении забоя от насадки более чем на 100 мм эффективность процесса разрушения породы будет незначительна. Следует учесть, что в экспериментах А.А. Ско-чинский исследовал незатопленные струи, разрушительная способность которых гораздо выше, чем затопленных.

Для затопленных струй, наблюдающихся при расширении скважин, глубина забоя при постоянных остальных параметрах будет существенно ниже, хотя качественный характер зависимостей останется аналогичным. В этой связи при затопленных струях эффективное расстояние между забоем и насадкой будет снижаться в несколько раз. В процессе экспериментов установлено, что глубина формируемого забоя линейно увеличивается с ростом начального давления струи при постоянном диаметре насадки или с увеличением диаметра насадки при постоянном давлении.

Типовые конструкции скважин, которые должны предусматривать создание оптимального режима эксплуатации за счет