Курсовая бурение. Курсовой проект по дисциплине Бурение нефтяных и газовых скважин на шельфе
 Скачать 429.63 Kb.
|
2.7 Крепление скважиныПроцесс крепления скважины состоит из нескольких технологических операций, обеспечивающих закрепление стенок скважины и длительную изоляцию пластов друг от друга, а также от дневной поверхности. С учетом назначения и выбранной конструкции скважины необходимо сделать анализ условий работы обсадных колонн в скважине и выполнить прочностные расчеты с целью обоснования способа их спуска и цементирования. Прежде всего, оценивается возможность реализации способа, предусматривающего спуск колонн в один прием и сплошное цементирование при условии сохранения целостности пластов и устьевого оборудования под действием давления в гидравлической системе, а также предупреждения газоводонефтепроявлений при ОЗЦ. Обосновывается выбор тампонажного раствора и буферной жидкости. С учетом давлений поглощения в интервале цементирования выбирается плотность тампонажного раствора и определяется потребное количество материалов для цементирования. Обосновывается выбор цементировочного оборудования, режимов его работы и рассчитывается продолжительность процесса цементирования. Выбирается способ испытания обсадных колонн на герметичность, и рассчитываются возможные значения давления опрессовки и снижения уровня раствора в колонне. Выполняется расчет секций обсадных колонн по избыточным давлениям. Поскольку гидродинамическое давление зависит от плотности тампонажного раствора и его реологических характеристик, решать данную задачу целесообразно методом последовательных приближений. Для этого задается верхняя и нижняя границы возможных вариаций плотности тампонажного раствора:   где ρп.ж.- плотность промывочной жидкости, кг/м3; Lсл – глубина залегания подошвы наиболее слабого пласта, м; h – уровень тампонажного раствора от устья, м. При этом следует учитывать, что чем меньше плотность тампонажного раствора, тем, как правило, хуже качество образующегося цементного камня. Также следует учесть, что если не оговорены специальные условия, интервал продуктивного пласта и зона на 300 – 500 м выше должна цементироваться цементным раствором нормальной плотности (1800 – 1900 кг/м3), поэтому при цементировании эксплуатационной колонны (и промежуточных в случае перекрытия продуктивных пластов) возможно применение составного столба цементного раствора или цементирование не до устья, в т.ч. с включением герметизирующих устройств в состав обсадной колонны. Полученные данные необходимо представить в виде таблицы (табл. 21). Таблица 21. Результаты расчета плотности тампонажного раствора
Определение необходимого объёма буферной жидкости:  ,где dскв – диаметр скважины; dн.тр – диаметр обсадной колонны; h – высота подъёма буферной жидкости в кольцевом пространстве (h = 200 м). Необходимый объём цементного раствора будет складываться из нескольких объёмов:  ,где V1 – объём межтрубного пространства; V2 – объём затрубного пространства; V3 – объём цементного стакана ниже стоп-кольца.    где H – глубина спуска рассчитываемой колонны; h1 – глубина спуска предыдущей колонны; h2 – высота цементного стакана (h2 = 20 м); k1 – коэффициент, учитывающий неровности стенок скважины (k1 = 1,1). Определение необходимого объёма продавочной жидкости:  где k2 – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (k2 = 1,05). Определение количества сухого цемента:  ,где kц – коэффициент, учитывающий потери сухого цемента при разгрузочных работах (1,03-1,05); Vц.р. – расчетный объём цементного раствора; m – масса сухого цемента в 1 м3 раствора заданной плотности:  Определение количества воды, необходимого для затворения:  где В/Ц – водоцементное отношение (для цементных растворов нормальной плотности (1800-1900 кг/м3) – 0,4-0,55; для облеченных растворов – 0,6 - 1,2); kв – коэффициент, учитывающий потери воды при разгрузочных работах(1,03 - 1,05); ρв – плотность воды (1,01 г/см3). Полученные данные необходимо представить в виде таблиц (табл. 22-32). Таблица 22. Результаты расчета объемов скважины и раствора по интервалам
Таблица 23. Расход реагентов для приготовления раствора
Определение числа цементосмесительных машин:  где  – насыпная плотность цементного порошка (1100-1400 кг/м3);  – объем цементосмесительной машины.Расчет числа цементировочных агрегатов:  где  – диаметр скважины;  – наружный диаметр обсадной колонны;  – скорость восходящего потока цементного (около 1,5 м/с);  – подача цементировочного агрегата на 4 передаче.Расчет времени цементирования:  где  – время приготовления цемента;  время прокачки буфера;  – время прокачки раствора;  – время прокачки продавки.    Определение начала схватывания цемента:  Результаты расчетов представлены в таблице 24. Таблица 24. Расчет параметров крепления скважины
Наружное давление на колонну в незацементированной зоне:  где  – глубина от устья скважины до уровня цемента, м.До затвердевания цемента наружное давление по всей длине колонны определяют на момент окончания процесса продавливания тампонажного раствора и рассчитывают с учетом давления составного столба промывочной жидкости и тампонажного раствора:  После затвердевания цемента в зацементированной зоне в интервале межколонного пространства наружное давление определяют:  Для нефтяных скважин внутреннее давление в период ввода в эксплуатацию при закрытом устье определяют по формуле:  где  – плотность нефти ( ).При испытании колонны на герметичность вычислим давление опрессовки (опрессовка водой):   где  -табличное значение давления опрессовки для данной колонны из таблиц 25.Таблица 25. Давление опрессовки обсадных колонн
В конце времени эксплуатации скважины устьевое давление равно нулю, т.к. пласт истощен:  Определим уровень жидкости в скважине на конец эксплуатации:  где  – пластовое давление в конце эксплуатации ( ). Внутренние избыточные давления на равны разности давлений при опрессовке и наружных давлений до затвердевания цемента:  Наружные избыточные давления равны разности наружных давлений после ОЗЦ и внутреннего давления в конце эксплуатации:   где  – коэффициент разгрузки ( ).Полученные данные заносим в таблицу (табл. 26) и строим по ним графики (рис 3-5). Таблица 26. Расчет нагрузок, действующих на обсадные колонны
 Рисунок 3 – График наружных давлений, действующих на обсадные колонны  Рисунок 4 – График внутренних давлений, действующих на обсадные колонны  Рисунок 5 – График избыточных давлений, действующих на обсадные колонны Для данных условий нет необходимости производить подбор компоновки эксплуатационной колонны, так как она заменена хвостовик. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
