Анализ осложнений при закачивании скважин, их предупреждение и устранение на предприятие "Тюменбургаз"

Проверим нижнюю трубу третьей секции на действие совместных нагрузок.

Проверим нижнюю трубу третьей секции на растяжение от веса первой и второй секции.

, условие выполняется.

Определим допустимую длину третьей секции:

Следовательно, третья секция может быть применена до устья.

Проверим верхнюю трубу третьей секции на разрыв от внутреннего давления.

Определим по графику внутреннее избыточное давление на глубине L=0м, т.е. на устье.

Проверим верхнюю трубу третьей секции на растяжение от веса первой, второй секции и от собственного веса.

Определим вес третьей секции:

, условие выполняется.

Таблица 8

Результаты расчета обсадных труб

4. Обоснование режима спуска обсадной колонны

При спуске колонны труб возникает опасность гидроразрыва пород из-за эффекта поршневания. Поэтому необходимо ограничивать скорость спуска колонны труб.

Рассчитываем максимально допустимую скорость спуска эксплуатационной колонны в момент нахождения башмака в районе продуктивного пласта (Н=2962-3240).

Гидростатическое давление на глубине 2962 м, создаваемое буровым раствором будет равно:

.

Давление гидроразрыва пород в продуктивном пласте равно:

.

Запас давления составляет:

,

где коэффициент линейных потерь;

L-длина участка;

U-скорость движения жидкости;

внутренний диаметр скважины;

диаметр обсадной колонны;

увеличение давления.

Определяем критическую скорость движения жидкости, при которой происходит переход из ламинарного режима течения в турбулентный.

где статическое напряжение сдвига, Па.

.

Зададимся скоростью спуска

Рассчитываем при движении обсадной колонны в обсаженной части скважины.

где скорость движения жидкости в кольцевом пространстве;

диаметр эксплуатационной колонны;

диаметр проходного сечения;

коэффициент режима движения жидкости.

Предположим, что режим турбулентный. Тогда,

,

наше предположение верно.

Число Рейнольдса:

где вязкость жидкости.

,

Рассчитываем при движении обсадной колонны в необсаженной части скважины.

,

,

,

Общее увеличение давления .

Увеличиваем скорость спуска до 3 м/с и повторяем расчет

при движении обсадной колонны в обсаженной части скважины.

,

,

.

при движении обсадной колонны в необсаженной части скважины:

Общее увеличение давления .

Графически определяем максимально допустимую скорость спуска обсадной колонны.

Рис.7. Зависимость скорости спуска колонны от давления

Максимально допустимая скорость спуска эксплуатационной колонны

5 Расчет цементирования обсадной колонны

В процессе цементирования обсадных колонн используется цементировочное оборудование Российского производства: цементировочные насосные агрегаты ЦА-320М, цементосмесительные машины 2СМН-20, цементовозы ЦВ-12, батареи манифольдные БМ-700, осреднительные емкости УСО-20. Для контроля процесса цементирования используется российская станция контроля цементирования (СКЦ-2М).

Цементирование кондуктора осуществляется с использованием обвязки цементировочного оборудования, которая предусматривает закачивание тампонажных растворов в скважину одновременно с их приготовлением (затворением), при этом растворы от каждой точки затворения через блок-манифольд БМ-700 подают непосредственно в цементировочную головку. Использование БМ-700 облегчает и ускоряет обвязку трубопроводов цементировочных агрегатов и более эффективно осуществляет централизованное управление процессом цементирования благодаря включению в схему станции контроля цементирования СКЦ-2М.

Цементирование эксплуатационной колонны. Для выравнивания и получения заданных параметров, затворяемых в различных точках тампонажных растворов, осуществляется с использованием обвязки цементировочного оборудования, которая включает в себя осреднительную емкость УСО-20. При такой схеме обвязки, затворяемый в различных точках из одинакового тампонажного материала раствор первоначально подают в осреднительную емкость, где его подвергают дополнительному перемешиванию для усреднения параметров. Затем, определенным числом цементировочных агрегатов тампонажный раствор отбирают из осреднительной емкости и, через БМ-700, по двум линиям высокого давления, которые присоединены к боковым кранам цементировочной головки, закачивают в обсадную колонну.

Для проведения качественного цементирования обсадных колонн предусматривается использование комплекса мероприятий по обеспечению наиболее полного замещения бурового раствора в затрубном пространстве тампонажным. К числу основных наиболее эффективных мер в этом направлении относятся:

* снижение статического напряжения сдвига и вязкости бурового раствора в процессе промывки скважины перед цементированием до минимально допустимых значений, регламентируемых геолого-техническим нарядом на проводку скважин;

* применение полного комплекта элементов технологической оснастки обсадных колонн;

* обеспечение скорости восходящего потока буферной и тампонажной жидкости в кольцевом пространстве 0,5-0,7м/с, с целью наилучшего вытеснения бурового раствора из кавернозных зон скважины и заполнения их цементным раствором;

* использование соответствующего вида и количества буферных жидкостей.

Помимо работы станции СКЦ-2М, в процессе цементирования обсадных колонн необходимо выполнять следующие контрольные операции:

- осуществлять замеры плотности тампонажных растворов и отбор проб в каждой точке затворения; пробы хранить в течение времени ОЗЦ;

- контролировать рабочее давление нагнетания жидкостей на цементировочных агрегатах и блок-манифольде манометрами высокого давления;

- определять текущий и суммарный объем закачанной в скважину жидкости тарированными емкостями цементировочных агрегатов;

- визуально контролировать характер циркуляции на устье скважины и, в случае возникновения признаков поглощения, корректировать режим процесса закачивания жидкостей;

- контролировать давление нагнетания жидкости затворения в смесительную камеру манометром с пределом измерения 6кгс/см2, установленным на нагнетательной линии водоподающего насоса.

Расчет количества потребного материала и цементной техники для цементирования эксплуатационной колонны.

В данном районе, на материалах которого выполнена курсовая работа, применяется прямое одноступенчатое цементирование. Плотность облегчённого цементного раствора =1,5г/см3.

Плотность цементного раствора =1,8г/см3.

Давление поглощения в продуктивном пласте Рпогл =50,56 МПа.

Условие предупреждения поглощения

,

где Ргст.оцр - гидростатическое давление от столба облегчённого глиноцементного раствора;

Ргст.цр - гидростатическое давление от столба цементного раствора.

Определим объём тампонажного раствора необходимый для цементирования нижнего участка цементным раствором.

,

где Кцр - коэффициент, учитывающий потери тампонажного материала;

dc и dн - соответственно, средний диаметр скважины и наружный диаметр колонны в пределах нижнего участка;

d0 - внутренний диаметр колонны близ её башмака;

hс - высота цементного стакана.

Из [4] Кцр=(1,03-1,05).

Определим объём тампонажного раствора необходимый для цементирования верхнего участка облегчённым цементным раствором.

Определим объём продавочной жидкости.

где Кс=(1,02-1,05) - коэффициент, учитывающий потери продавочной жидкости.

Определим объём буферной жидкости.

Определим количество тампонажного цемента для приготовления раствора с заданной плотностью.

где - водоцементное отношение.

Определим массу цемента:

Определим массу облегчённого цемента:

Определим необходимый объём воды.

- для цементного раствора.

-для облегчённого цементного раствора.

Определим необходимое количество смесительных машин.

,

где - насыпная плотность цемента;

- вместимость одного бункера смесительной машины.

Количество машин для цемента:

Количество машин для облегчённого цемента:

Определим производительность одного смесителя.

где qж=7л/с производительность водяного насоса агрегата ЦА-320 из [4].

, для цементного раствора.

, для цементного раствора.

, для облегчённого цементного раствора.

, для облегчённого цементного раствора.

Определим продолжительность закачки агрегатом ЦА-320.

,

где V - объём закачиваемой жидкости;

t - время закачки;

Qмах - максимальная подача агрегата.

Из [4] имеем, производительность ЦА-320:

на 1 скорости Q=1,7 л/с;

на 2 скорости Q=3,2 л/с;

на 3 скорости Q=6,0 л/с;

на 4 скорости Q=10,7 л/с.

Найдём время закачки буферной жидкости:

- на 3 скорости.

Найдём время закачки цементного раствора: Qмах=qсм

Найдём время закачки облегчённого цементного раствора: Qмах=qсм

Найдём время закачки продавочной жидкости:

- время начала продавки на 4 скорости.

- продавка тремя агрегатами на 3 скорости.

- продавка одним агрегатом на 2 скорости.

Построим график работы агрегатов и цементосмесительных машин.

Суммарное время закачки

Таблица 9

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6