Бурение нефтяных скважин

4. Расстояние от устья скважины до устья жидкости в колонне (в поздний период эксплуатации). Н0 = 1200м.

5. Расстояние от устья скважины до уровня цементного раствора h = 0 м.

6. Пластовое давление, Рпл=21 МПа.

7. Удельный вес цементного раствора Yц.р. =1.73г/см3 .

8. Удельный вес глинистого раствора Yr.p. = 1,13 г/см3 .

9. Удельный вес промывочной жидкости Yж = 1,0г/см3 >10.Удельный вес нефти Yн = 0,86 г/см3

Расчет на смятие.

Величина наружного сминающего давления на нижнюю часть колонны от столба жидкости за колонной определяется по формуле

PCM = 0.1[ H * Yr.p - ( H – h ) * Yн ]

Где Рсм - гидростатическое давление за колонной, Н/м2;

Н - глубина спуска колонны, м;

Yr.p - удельный вес глинистого раствора, г/см3;

h - уровень жидкости, м ;

YH - удельный вес нефти, г/см3. Рсм = 0.1 [ 1875 * 1.13 - ( 1875 – 1200 ) * 0,86 ] = 15.3 МПа

Строим эпюру АС

С учетом запаса прочности на смятие в зоне перфорации (Асм = 1,3):

Рсм = 15,3 *10б * 1.3 = 19,9 Мпа

По таблице прочностных характеристик обсадных труб, изготовленных в соответствии с ГОСТом 632-64 сминающему давлению 19,9 *10 МПа соответствуют трубы диаметром 146 мм из стали марки «Д» с толщиной стенки 7мм, с допустимой овальностью 0,01, имеющие сминающее усилие 26,5Мпа.

Фактический запас прочности на смятие (Асм) будет равен:

Асм.ф = 26,5/15.3 = 1,34

Определяем допустимую глубину спуска обсадных труб с толщиной стенки 7мм ( Ндоп7 ) по формуле:

Ндоп7 = [ 10Рсм - Н0 * YH * Асм ] / [ Асм * ( Yг.р. - Yн ) ]

Рис 3.Эпюры наружных давлений

АС- под действием жидкости за колонной

АД - критическое наружное давление

АВ- под действием цементного раствора

Эпюры внутренних давлений АВ- в момент ввода скважины в эксплуатацию;

СД- при окончании эксплуатации. Где Н0 - уровень жидкости в скважине;

Асм - запас прочности на смятие в зоне перфорации, равен 1,3:

Ндоп7 = [ 10 * 20,5 – 1200 * 0,86 * 1,3 ] / [ 1,3 * ( 1,13 - 0.86 ) ] = 1915 м

Значит трубы, изготовленные из стали группы прочности «Д» с толщиной стенки 7мм можно использовать для спуска колонны на глубину 1875 метров.

Определим наружное давление на колонну, которое возникает под действием цементного раствора:

Pн = 0,1 * Yц* L * ( 1 – K )

Где Yц - удельный вес цементного раствора, г/см3;L - интервал цементирования, м;

К - коэффициент разгрузки цементного кольца, равен 0,25.Pн = 0,1 * 1,73 *1875 ( 1 - 0,25 ) = 24.3 МПА.

Строим эпюру АВ

6. Технология и организация процесса цементирования

Одними из основных требований к качественному строительству нефтяных скважин являются охрана недр и предотвращение загрязнения окружающей среды, а также защита обсадных колонн от коррозии. В связи с этим изоляция всех вскрытых скважиной водонефте- или газоносных пластов является обязательным условием строительства скважин. Окончательная изоляция пластов осуществлением цементированием всех колонн до устья и созданием сплошного камня в заколонном пространстве. По данному дипломному проекту цементирование направления, кондуктора и эксплуатационной колонны осуществляется прямым одноступенчатым способом.

Расчет цементирования направления.

Исходные данные:

1. диаметр долота под направление - 394 мм;

2. наружный диаметр направления - 324 мм;

3. толщина стенки направления -10 мм;

4. глубина спуска направления - 30 м:

5. высота подъема цементного раствора за колонной - 30 м;

6. высота цементного стакана - 5 м;

7. водоцементное отношение - 0,5;

8. удельный вес цементного раствора - 1,73 г/см";

9. удельный вес технической воды - 1,0 г/см .

Определяем потребное количество цементного раствора Vц.р:

Vц.р = 0,785 * [ ( D2 скв - d 2H ) * H + d 2B * h ]

Где DCKB - диаметр скважины, м;

d н - наружный диаметр направления, м;

Н - высота подъема раствора за колонной, м;

d B- внутренний диаметр направления, м;

h - высота цементного стакана, м.

Dскв = К * Dдол

Где К - коэффициент кавернозности, равен 1,25;

Вдол - диаметр долота, м. Dскв= 1,25* 0,394= 0,492мVц.р = 0,785 *[ (0,4922 - 0,3242 ) *30 + 0,304 2 * 5] = 3,9 м3

Определяем потребное количество сухого цемента:

Gц = 1 * Yц.р * Vц.р / ( 1 + m)

Где Yp - удельный вес цементного раствора, г/см3;

m - водоцементное отношение.

Gц = 1 * 1,73 * 3,9/( 1 + 0,5 ) = 4,8 т

Определяем потребное количество воды для затворения цемента:

VB = m * Gц= 0,5 * 4,8 = 2,4 м3

Определяем объем продавочной жидкости:

Vnp = 0,785 * S * d2 вн * ( H-h )

Где S – коэффициент, учитывающий сжатие жидкости

S = 1,03 – 1,05

dвн – внутренний диаметр направляющей, м

Vnp = 0,785 * 1,03 * 0,3042 (30 – 5 ) = 1,87 м3

Определяем давление в цементировочной головке в конце цементирования

Рк = Рr + Рр

Где Рr – давление на преодоление гидравлических сопротивлений в скважине.

Рр – давление, создаваемое разностью удельных весов цементного раствора и технической воды.

Рr = 0,01 * Н + 8 = 0,01 *30 + 8 = 8,3 МПа

Рр = 0,1 * (Н - h) * ( γц.р. – γв. ) = 0,1 * (30 – 5 ) * ( 1,73 – 1 ) = 21 МПа.

Рк = ( 8,3 + 2,1 ) * 105 = 1,04 МПа

Количество цементных агрегатов ЦА -320 -1шт.

Количество цементных машин СМ – 20 – 1 шт.

Расчет цементирования кондуктора.

Исходные данные:

1. диаметр долота под кондуктор - 295,3 мм;

2. наружный диаметр кондуктора -245 мм;

3. толщина стенки кондуктора - 8 мм;

4. внутренний диаметр кондуктора - 229 мм;

5. высота подъема цементного раствора за кондуктором -330м;

6. высота цементного стакана -10м;

7. коэффициент кавернозности - 1,25;

Определяем потребное количество цементного раствора:

Vц.р = 0,785 * [ ( D2скв - d2H ) * H1 + (D2BH - d2H ) * Н2 + d2B * h ]

Где DCKB - диаметр скважины, м;

d н - наружный диаметр кондуктора, м;

HI - высота подъема раствора за колонной в необсаженной части» м;

Н2 - высота подъема раствора за колонной в обсаженной части, м;

d в - внутренний диаметр кондуктора, м;

h - высота цементного стакана, м.

Dскв = K * Dдол

Где К - коэффициент кавернозности, равен 1,25; Dдол - диаметр долота, м.

Dckb= 1,25 * 0,295 = 0,369 м

Vц.р = 0,785 * [ ( 0.3692 - 0,2452 ) * 330 + ( 0,3042 - 0,2452 ) * 30 + 0,2292 * 10 ] = 20.6 м3

Определяем потребное количество сухого цемента:

Gц = 1 * Yц.р * Vц.р / ( 1 + m )

Где Yц.р - удельный вес цементного раствора, г/см3;

m - водоцементное отношение.

Gц = 1 * 1,73 * 20.6 / ( 1+0,5 ) = 25,3 т

Определяем потребное количество воды для затворения цемента:

Vв = m * Gц = 0,5 * 25,3 = 12,65 м3

Определяем объем продавочной жидкости:

Vпр = 0,785 * S * d2вн ( Н – h )

Где S – коэффициент, учитывающий сжатие жидкости.

S = 1,03 – 1,05

dвн = внутренний диаметр кондуктора.

 Скачать реферат