Процес буріння та експлуатації свердловин пов'язаний з необхідністю періодичного очищення вибою від шламу, металевого скрапу, піску та інших продуктів руйнування гірських порід і підземного обладнання.

Одним з перспективних напрямків розвитку обладнання для очищення вибою свердловин вважається використання струминних апаратів.

Технологія очищення вибою свердловин за допомогою струминних апаратів передбачає створення в привибійній зоні місцевої зворотної промивки і може використовуватись як для вловлення шламу, піску та дрібних предметів, так і для видалення великих об'єктів, залишених у свердловині в процесі буріння або виконання ремонтних робіт. Суттєвою перевагою є відсутність необхідності попереднього руйнування великих предметів, що знаходяться на вибої.

Пристрій розміщують у свердловині на бурильних або насосно-компресорних трубах. Пристрій (рис. 1) складається з Двох секцій: верхньої І, яка вміщує струминний апарат, і нижньої П з бункерами для утримання видалених предметів та механізмом, який запобігає випаданню великих предметів з порожнини на вибій під час підйомних операцій. Верхня секція І виконана у вигляді перехідника 1, в корпусі якого розміщена робоча насадка 3 струминного апарата і камера змішування 4 з Дифузором. Центральний канал верхньої секції перекривають вставкою 2, яку скидають в колону труб для включення пристрою в роботу. Нижня секція II пристрою складається з верхнього перехідника 6, фільтруючих вставок 7 та патрубків 8, нижню частину яких виконано конічною. У нижній частині секції II розміщені пелюстки 9 механізму для запобігання випаданню

вловлених предметів і коронка 10, яка дає можливість більш ефективно очищати вибій. Верхня І і нижня II секції сполучаються між собою за допомогою патрубка 5.

Конструкція пристрою дає можливість здійснювати як пряме, так і зворотне місцеве промивання свердловини. Перед очищенням вибою свердловини здійснюють пряме промивання, коли центральний клапан пристрою відкритий і потік вільно надходить до вибою.

Після скидання в колону труб вставки 2 весь потік надходить на робочу насадку 3 струминного апарата і через камеру змішування виходить у затрубний простір. За рахунок розрідження, яке утворюється в приймальній камері струминного апарата в центральному каналі пристрою утворюється спрямований вгору потік рідини, який крізь отвори в центральному патрубку надходить у камеру змішування. У кільцевому просторі між зовнішньою поверхнею пристрою та стінками свердловини утворюється додатковий контур циркуляції, потік якого спрямований до вибою, внаслідок чого здійснюється його очищення.

Якщо потрібно здійснити додаткове пряме промивання, вставку 2 можна видалити із свердловини за допомогою спеціального вловлювача і канатної техніки. Якщо виникає потреба видалення із свердловини великих предметів, наприклад, шарошки, пристрій можна використовувати без шламозбірників. У цьому випадку нижню частину пристрою з коронкою під'єднують безпосередньо до струминного апарата, що значно зменшує габаритні компоновки і дає можливість використовувати її в похилих, викривлених та горизонтальних свердловинах.

Технічна характеристика

Приєднувальна різь за ГОСТ 633-80 — різь муфти, мм 73 Максимальний діаметр предметів, що вловлюються, мм 60 Діаметр прохідного перерізу робочої насадки, мм 5,6 Діаметр камери змішування, мм 8,0 Втрати тиску в робочій насадці (витрати рідини 5 л/с), Мпа 22, 887 Навантаження на пристрій у процесі очищення вибою, Кн 3-5 Рекомендована частота обертання, об/хв, не більш як 100 Габаритні розміри, мм:

довжина: без шламозбірників 631 з шламозбірниками 12500

діаметр 114

Нагромадження в шламозбірниках пристрою частинок піску, цілішу, металевого скрапу та дрібних предметів здійснюється вш.слідок утворення різниці швидкостей руху потоку у перерізі його виходу з центрального каналу в порожнину уловлювача.

Ефективність очищення вибою свердловини визначається величиною витрати спрямованого вгору потоку. Керування процесом здійснюється регулюванням продуктивності поверхневого насоса. Вибір режиму очищення вибою свердловини полягає у визначенні продуктивності поверхневого насоса, яка забезпечує необхідне значення витрат спрямованого вгору потоку. Методика гідравлічного розрахунку складається з двох частин: визначення фактичних витрат спрямованого вгору потоку рідини, який створюється використанням струминного

апарата, та визначення мінімально необхідних витрат рідини які забезпечують очищення вибою. ^

Витрати спрямованого вгору потоку визначають, характеристикою гідравлічної системи і струминного насоса послідовною схемою вмикання. Гідравлічний розрахунок системи, в якій працює струминний насос, зводиться д0 визначення втрат тиску в системі циркуляції свердловини.

Робочий процес струминного апарата визначається залежністю, яку можна вивести з використанням закот збереження кількості руху рідини між характерними перерізами насоса [1]:

робочого сопла на вході потоку, площі інжектованого і змішаного потоків відповідно; рр, рі; р3, — густини робочого інжектованого та змішаного потоків відповідно; і — коефіцієв інжекції; АР — різниця тисків змішаного та робочого потокії АР 3 — різниця тисків змішаного та інжектованого потокії Р , Р{, Р3 — значення статичних тисків робочого, інжектованої та змішаного потоків відповідно; Qf, Q. — витрати робочого * інжектованого потоків.

Статичні тиски, що характеризують робочий проц струминного апарата згідно з схемою його розміщення свердловині (рис. 2) визначаємо за формулами:

Втрати тиску в затрубному просторі визначаються за формулою Дарсі-Вейсбаха, а втрати тиску в робочій насадці — за формулою місцевих гідравлічних опорів [2]. Втрати тиску в інжекційній лінії (якщо струминний апарат розміщено над вибоєм) визначаються гідравлічним опором кільцевого зазору, який утворюється внутрішніми стінками пристрою та предметом, який уловлюється.

Де С — коефіцієнт обтікання предмета, що уловлюється; F. — площа внуїгрішнього перерізу нижньої частини пристрою.

Втратами тиску в інжекційній лінії можна нехтувати, якщо Діаметр предметів, що вловлюються, набагато менший від діаметра внутрішнього перерізу пристрою.

Коефіцієнт гідравлічного опору для обтікання тіла обмеже-ним потоком зв'язаний з аналогічним параметром для обтікання

тіла необмеженим потоком таким співвідношенням [3]*

де Со — коефіцієнт гідравлічного опору під час обтікання тіла