vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Часть II. Раздел 12. Гидравлическая характеристика скважины и совмещение ее с гидравлической характеристикой насосных агрегатов

что дизельный привод позволяет (без существенного уменьшения выходного момента на валу дизеля) уменьшать подачу до 30…33%. Подача с уменьшением скорости вращения двигателя будет уменьшаться пропорционально этой скорости, но предельно допустимое давление останется без изменения (нельзя же превысить допустимую силу на поршень со стороны жидкости). Например, при втулках диаметром 170 мм один насос при "мягком" дизельном приводе может качать от 23,6 до 35,6 дм3/с, а при двух насосах – два раза больше при одном и том же предельном давлении 14,3 МПа. Любопытно посмотреть, каким образом при дизельном приводе, например, обеспечить подачу Q=30 дм3/с. Оказывается, что таких вариантов пять (см.

рис.10.3):

-один насос с втулками 180 мм;

-один насос с втулками 170 мм;

-один насос с втулками 160 мм;

-два насоса с втулками 140 мм;

-два насоса с втулками 130 мм;

Все пять вариантов отличаются разными предельно допустимыми давлениями.

12.3. Совмещение гидравлических характеристик скважины и насосов.

На рис. 12.4. показаны гидравлические характеристики скважины (линии 1,2,3) и насосных агрегатов (одного насоса – линия 4; двух насосов – линия 5).

Линия "р – Q" (линия 3) пересекает гидравлические характеристики насосных агрегатов, представленных, например, пятью вариантами диаметров втулок, в точках М и N . Это означает, что подачи Q1н и Q2н являются для скважины пpeдeльнo доcтижими. Проще говоря, имея данные насосные агрегаты, через данную конкретную скважину невозможно прокачивать жидкость с расходом, превышающим соответственно Q1н и Q2н

. Следовательно, реальная область регулирования подачи находится левее указанных расходов.

12.4. Решение задачи совмещения гидравлических характеристик скважины и насосов с учетом технических и технологических ограничений

Кроме точек М и N , ограничивающих расход Q справа, существует ряд технических и технологических ограничений:

1. Общее ограничение на давление на буровой рдоп. На рис. 12.4 это соответствует расходу Qдоп . Это ограничение может "сработать" только при двух насосах.

2.Минимально технологически необходимый расход Qmin .

Величина Qmin определяется необходимостью очистки ствола и забоя скважины или другими технологическими факторами. Этот расход ограничивает слева реальную область регулирования (выбора) расхода Q .

3.Допустимые потери давления в заколонном пространстве.

Причины, побуждающие к такому ограничению, весьма серьезны. Это и предупреждение загрязнения продуктивного пласта, сохранение буримости (уменьшение дифференциального давления), предупреждение поглощения бурового раствора.

80

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Часть II. Раздел 12. Гидравлическая характеристика скважины и совмещение ее с гидравлической характеристикой насосных агрегатов

Рис. 12.4. Совмещение гидравлических характеристик насосов и скважины.

Предположим, что допустимые потери давления равны рк.доп. Тогда предельно допустимым расходом является Qк.доп . Точка R находится правее всех характерных точек M и N. Это означает, что рк.доп фактически снимает всякое ограничение на Q, поскольку величина рк.доп задано чрезмерно большой.

Предположим теперь, что ограничение на потери в кольцевом пространстве уменьшено до величины р’к.доп . Тогда получится, что расход необходимо ограничивать величиной Q’к.доп . В итоге придется смириться с тем, что при учете всех трех вышеперечисленных ограничений доступная область регулирования (выбора) сузится до интервала от Qmin до Q'к.доп .

12.5. Вопросы рационального использования гидравлической мощности насосов.

Предположим, что сочетание гидравлических характеристик скважины и насосов отражается полностью на рис. 12.4. Предположим, что привод электрический (жесткий), а возможность регулирования ограничена пятью диаметрами цилиндровых втулок насосов (варианты - V с подачами от Q1 до Q5 ).

Если все ограничения на выбор Q предопределены величинами Qmin и Q’к.доп, то получается, что нет никакого смысла использовать второй насос, поскольку любой расход в указанных пределах может быть обеспечен только при работе одного насоса, причем выбор ограничен только одним вариантом - втулками II с расходом Q2 . Если бы привод был дизельным, то, вероятно, тот же расход Q2 мог бы быть обеспечен втулками III в сочетании с уменьшением числа ходов насоса.

81

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Часть II. Раздел 12. Гидравлическая характеристика скважины и совмещение ее с гидравлической характеристикой насосных агрегатов

Итак, при электроприводе выбор останавливаем на единственно возможном варианте Q2. Насос мог бы создать давление р2, но здесь вспомним, что на буровой действует общее ограничение давления до величины рдоп< р2 . При расходе Q2 на насосе будет давление, соответствующее точке "а" (таково рн при Q2 по гидравлической характеристике скважины). Но ра < рдоп. Имеет место, следовательно, явное недоиспользование мощности и давления. При роторном бурении следует уменьшить сечение отверстий гидромониторных насадок так, чтобы перепад давления на долоте был равен отрезку "ав":

рд =рдоп – рп.

При турбинном бурении следует заменить турбобур на забойный двигатель, обеспечивающий увеличение перепада давления. Например, добавить одну или две новые секции турбобура.

Предположим, что ограничение р’к.доп снято и есть возможность увеличить Q. Реально в этом случае применение варианта втулок III (расход Q3 при предельном давлении р3), потому что следующий вариант V находится в недоступной области, правее точки М. Тогда резерв давления для долота (или турбобура) будет равен отрезку с’-III, а недоиспользованная часть давления – отрезку а’ – III. Иначе говоря, вместо ограничения рдоп здесь следует использовать р3.

Обращаем внимание на следующее обстоятельство. Если заменить насадки (с целью увеличения давления) или добавить секции турбобура, то линия 3 будет другой, а вот линия 2 останется на прежнем месте. Изменения коснутся только линии 3, потому что увеличатся перепады на долоте или турбобуре (отрезки са или с'а') при сохранении, повторяем, потерь давления (линии 2). При Q =Q2 новая линия 3 непременно должна пройти через точку "в", а при Q=Q3 – через точку III.

82