Заканчивание скважин на примере ООО "Лукойл-Бурение"

Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну рассчитывается по формуле:

(8)

где -диаметр муфт эксплуатационной колонны, =166 мм;

-зазор между муфтой и стенкой скважины =5-40 мм.

Определим внутренний диаметр промежуточной колонны (кондуктора)по формуле:

(9)

где -зазор между долотом и стенкой кондуктора, =3-5 мм.

.

То есть, для крепления верхних неустойчивых отложений (кондуктора) допускается применение труб диаметром 244,5 мм и толщиной стенки 8,9-10 мм.

Диаметр долота для бурения под кондуктор рассчитывается по формуле аналогичной формуле (4)

Определим глубину спуска кондуктора по стволу (длину кондуктора):

(10)

где l1, l2, h1, h2 -длины по стволу и глубины по вертикали соответствующих участков профиля; =16,84 -максимальный зенитный угол (на участке стабилизации)

l1=90; l2=147;h1=90;h2=144,7;

hконд- глубина спуска кондуктора по вертикали, hконд=750 м.

В кондукторе используем обсадные трубы с треугольной резьбой 244,58,9-Д-ГОСТ-623-80. Практика показывает, что данные обсадные трубы выдерживают необходимые нагрузки.

Принимаем, что башмак эксплуатационной колонны будет спущен на глубину, 2565 м (10 м до забоя скважины). Тогда длина эксплуатационной колонны будет

3. РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

Расчёт наружных давлений

До затвердевания цементного раствора:

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:

После затвердевания цементного раствора:

z=0:

z=2205 м:

где ПОР - плотность поровой жидкости цементного камня;

z=2575 м:

Расчёт внутренних давлений

При ликвидации открытого фонтанирования с закрытым устьем:

z=0:

z=824 м:

z=2205 м:

z=2575 м:

При опрессовке (колонна опрессовывается после получения момента «стоп»):

z=0: (нормативная величина)

z=2205 м:

z=2575 м:

При продавке:

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:

Расчёт наружных избыточных давлений

Максимальные наружные избыточные давления возникают при окончании продавки цементного раствора.

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:

Расчёт внутренних избыточных давлений:

Максимальные внутренние избыточные давления возникают при опрессовке колонны после ОЗЦ, коэффициент облегчения k=0,25 [2, стр. 15]т.е. (1-k)=0,75.

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:

По результатам расчетов строится совмещенный график внутренних и наружных избыточных давлений.

Выбор типа труб

Определим интенсивность искривления 0 по формуле

(11)

где R1-радиус искривления ствола скважины в интервале набора зенитного угла, R1=500 м.

Коэффициент запаса прочности на растяжение n3=1,15 [2, стр. 50] т.к. планируется применение труб ОТТМ (требование заказчика).

Коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление n2=1,15 [2, стр. 21]

Коэффициент запаса прочности на наружное избыточное давление n1=1,1 для интервала продуктивного пласта, n1=1 для остальных интервалов [2, стр. 20].

1

Рис. 3. Совмещенный график внутренних и наружных избыточных давлений в эксплуатационной колонне

РНИ - наружные избыточные давления при окончании продавки цементного расвора;

РВИ - внутренние избыточные давления при опрессовке эксплуатационной колонны.

Так как максимальными являются внутренние избыточные давления, то расчёт будем вести по ним. При расчете предположим, что колонна имеет одну секцию.

Расчёт на внутреннее давление:

Рассчитаем обсадную колонну, для расчета первой секции используем трубы ОТТМ 1467,0-Д-ГОСТ 632-80.

[РВИ]=22,4 МПа; [Q]=1156 кН; [РНИ]=31,8 МПа; [QСТР]=931 кН; q=0,243 кН

С учётом коэффициента запаса прочности на внутреннее давление n2, обсадная колонна должна выдерживать давление:

трубы ОТТМ 1467,0-Д имеют PВКР=22,4 МПа т.е.

QЭК=LЭКqЭК=26650,243=647,6 кН

Расчет совместного действия растягивающих нагрузок и внутреннего давления

Рассчитаем уточненное значение n2

Спускаем эксплуатационную колонну, имеющую одну секцию. Результаты расчетов сведем в таблицу.

Таблица №8

Результаты расчета эксплуатационной колонны

4. ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН

Кондуктор

Кондуктор цементируется до устья прямым одноступенчатым цементированием.

Оснастка колонны:

- башмак БК - 245;

- обратный клапан ЦКОД-245 на расстоянии 5 м от башмака;

- “стоп”- кольцо на расстоянии 10 м от башмака;

- центраторы ЦЦ-245/295;

- пробка продавочная ПП 219/245.

-

Эксплуатационная колонна

Эксплуатационная колонна цементируется прямым способом в одну ступени до устья.

Оснастка колонны:

- башмак БК-146;

- обратный клапан ЦКОД-146 на расстоянии 5 м от башмака;

- “стоп”- кольцо на расстоянии 10 м от башмака;

- центраторы ЦЦ-2-146/216 в интервале 300-750 м по одному центратору на трубу;

- скребки СК 146/216 в и нтервале продуктивного пласта из расчета два центратора - один скребок.

- турбулизаторы ЦТ 146/211 в интервале продуктивного пласта по две штуки на трубу.

5. Спуск обсадных колонн

Обоснование режима спуска обсадных колонн

Предельная скорость спуска обсадной колонны определяется из соотношения

Рс = Ргст +Ргд Ргр,

где

Ргст - гидростатическое давление столба промывочной жидкости на глубине наиболее слабого пласта (пласта с наименьшим индексом давления начала поглощения или гидроразрыва);

Ргд - гидродинамическое давление в скважине при спуске колонны труб с закрытым нижним концом;

Ргр - давление начала поглощения (гидроразрыва) наиболее слабого пласта.

Гидродинамическое давление при спуске находится при турбулентном течении вытесняемой жидкости по формуле

,

- при ламинарном течении.

В формулах - соответственно длина и гидравлический диаметр кольцевого пространства на i- том участке; Ui- скорость течения жидкости на i - том участке; n - количество участков кольцевого пространства различного размера от устья до наиболее слабого пласта, 0 - динамическое напряжение сдвига, - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Обоснование режима спуска эксплуатационной колонны

Наиболее слабый пласт на забое скважины (Мегионская свита).

Зададимся скоростью спуска U=0,5 м/c, тогда скорость движения вытесняемой жидкости Uж будет равна:

где

DС, DТ - соответственно диаметр скважины и наружный диаметр обсадных труб;

K - коэффициент, учитывающий увлечение части жидкости стенками колонны труб. Для практических расчётов можно принять K=0,5.

Пусть режим течения вытесняемой жидкости в интервале установки техколонны будет ламинарный, тогда:

Критическая скорость течения жидкости при смене режимов определяется по следующей формуле:

где

Тогда

Скорость течения жидкости UЖ<UКР, то режим ламинарный.

где

Получаем:

Гидродинамические давления на данном участке составят:

Результаты аналогичных расчётов для различных скоростей спуска яяэксплуатационной колонны приведены в таблице 9.

Таблица №9

Зависимость Pгд от скорости спуска эксплуатационной колонны.

По результатам расчетов табл. 9. построим график зависимости РГД = f(UСП)

Давление столба промывочной жидкости на пласт будет равно

Тогда максимальное гидродинамическое давление, не допускающее поглощения будет равно , что соответствует скорости спуска приблизительно равной 3,3 м/с.

Рис. 4. Зависимость РГД = f(UСП)

Скорость спуска обсадной колонны не должна превышать 3 м/с.

Расчет допустимой глубины опрожнения колонны

Из условия прочности обсадной колонны:

Из условия прочности обратного клапана:

6. обоснование способа цементирования

Кондуктор и колонна цементируется до устья, для разобщения водоносных горизонтов.

Обсадная колонна цементируется в одну ступень (требование заказчика) до устья.

Самым слабым пластом является Мегионская свита (Кп=1,59), РПОГЛ=40,03 МПа. Давление столба цементного раствора на поглощающий пласт с учетом гидродинамических потерь при цементировании должно удовлетворять условию

РПОГЛ1,1РЦ.Р.. (12)

Таким образом давление столба цементного раствора не должно превышать величины Для дальнейших расчетов примем, что интервал от забоя и на 300 м выше продуктивного пласта (2205-2570 м по вертикали) цементируется ПЦТ-1-50 по ГОСТ 1581-96 с плотностью раствора Ц.Р.=1,80 г/см3 (В/Ц=0,45) Давление столба ПЦТ-1-50 будет составлять

.

Рассчитаем плотность облегченного раствора

РАСЧЕТ цементированиЯ обсадной колонны.

7. Определение объёмов тампонажных растворов для цементирования эксплуатационной колонны

7.1 Определение объёма цементного раствора

Рис.5. Конструкция скважины

где

где Kк - коэффициент кавернозности.

7.2 Определения объёма облегчённого цементного раствора.

7.3. Определение объёма продавочной жидкости

где VМ - объём манифольда.

7.4 Определение объёма буферной жидкости

где НБЖ - высота столба буферной жидкости (НБЖ=200…500 м).

7.5 Определение количества цемента и воды для затворения

Количество цемента для приготовления 1 м3 цементного раствора определяется из уравнения:

13)

где плотность цементного раствора, кг/м3;

В/Ц - водоцементное отношение.

Тогда

Объем воды, необходимый для затворения этого количества цемента рассчитывается по формуле

(14)

7.6 Определение количества облегчённого цемента и воды для затворения

Расчет ведется по формулам, аналогичным формулам аналигичным формулам (13-14)

7.7 Реологические параметры растворов

Для расчета воспользуемся следующими формулами

(15)

(16)

Цементный раствор:

;

.

Облегченный цементный раствор:

;

.

Буферная жидкость:

;

.

Буровой раствор:

Так как на практике, буровой раствор смешивается с цементным раствором (с буферной жидкостью) и коагулирует, при этом образуется высоковязкая масса.

Примем, что раствор имеет следующие параметры

;

.

Определение режима работы цементировочной техники

Определяется число смесительных машин для каждого вида тампонажного материала (псм):

(17)

гдетНАС - насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м3;

VБУНК - ёмкость бункера смесительной машины, м3.

Цементный раствор (смесители 2МСН-20)

Облегченный цементный раствор (смесители 2МСН-20)

Производительность смесителя 2СМН-20 по цементному раствору:

где QВ - производительность водяного насоса, л/с;

Производительность смесителя 2СМН-20 по облегченному цементному раствору:

где QВ - производительность водяного насоса, л/с;

Число цементировочных агрегатов для закачки цементного раствора (ЦА-320).

Так как производительность смесителя по цементному раствору 20,6 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

для закачки цементного раствора.

Число цементировочных агрегатов для закачки облегчённого цементного раствора.

Так как производительность смесителя по облегчённому цементному раствору 20,2 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

для закачки облегчённого цементного раствора.

1. Общая потребность в цементировочной технике:

Для приготовления цементного и облегчённого цементного растворов необходимо шесть 2СМН-20.

Для подачи воды и начала продавки необходимо два ЦА-320.

Для закачки цементного и облегчённого цементного растворов необходимо 12 ЦА-320.

Всего 14 ЦА-320.

Также для цементирования используем блок манифольдов 1БМ -700 и станцию контроля цементировании СКЦ-2М-80.

Таблица №10

Распределение тампонажных материалов

Страницы: 1, 2, 3, 4