Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине Подземный и капитальный ремонт скважин

• Название: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине Подземный и капитальный ремонт скважин
• Дата: 04.01.2023
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: Chast_vtoraya_Novaya.docx
• Тип: Методические указания; #872182
• страница: 8 из 24

Пример 17.1. Установить цементный мост в колонне диаметром 168мм с толщиной стенки 9мм на глубине L = 850м. высотой h = 16м. Заливочная колонна составлена и НКТ диаметром d_т = 89мм и толщиной стенки 6.5мм. Поглощение отсутствует.

По условиям задачи нарисовать схему скважины.

Решение:

1. 
   Определяем необходимый объем цементного раствора
   

F – площадь сечения канала колонны

V_т – внутренний объем колонны заливочных труб.



где:

f – площадь сечения канала заливочных труб,

d - внутренний диаметр заливочных труб.

По таблице 17.3. С₀ = 0,2

С₁ = 0

С₂ = С₃ = 0,01



2. Определяем объем жидкости продавливания:



Для цементирования определяем цементировочные агрегаты ЦА-320М, техническая характеристика которого дана в таблице 17.4

Насос цементировочный НЦ – 320 Таблица 17.4

Режимы работы	Включенная скорость автомобиля	Частота вращения коленчатого вала насоса ЦН–26-32 (об/мин)	Подача, дм3/с, при диаметре сменной втулки, мм.			Давление, Мпа при диаметре сменной втулки, мм.
			100	115	127	100	115	127
Цементирование скважин и другие кратковременные операции (до 2 часов) N=108 кВт	11	0,5 (30)	3,5	4,79	6,0	32*	23*	18,5*
	111	0,96 (58)	6,8	9,99	11,4	17,5	12,0	10,5
	1V	1,46 (88)	10,3	14,0	17,3	11,5	7,3	7,0
	V	2,22 (133)	15,6	21,28	26,0	7,5	5,2	4,5
Длительные операции	111	0,8 (48,1)	5,66	7,66	9,5	18,9	12,2	11,3
	1V	1,22 (73,2)	8,6	11,69	14,48	12,4	8,0	7,45
	V	1,84 (110,9)	12,96	17,63	21,8	8,2	5,3	4,92

Примечания: 1. Подачи указаны идеальные. Действительные значения подач определяются с учетом

коэффициента подачи – 0,9. Допустимое отклонение подачи – 20%

2. Нельзя использовать первую передачу коробки передач и задний ход на всех режимах и

вторую передачу на длительном режиме для привода цементировочного насоса ЦН-26-32.

3.Давления, обозначенные звездочкой (*), ограничены предохранительным клапаном.

4.Продолжительность работы ограничивается температурой нагрева масло в насосе.
Пример 17.2. Произвести расчет цементирования скважины под давлением при следующих данных: глубина скважины 2450м, интервал перфорации на глубине 2445 - 2450м, диаметр эксплуатационной колонны 168мм, приемистость скважины 0,3м³/мин, в скважину спущена комбинированная колонна заливочных труб на глубину 2400м, составленная из НКТ диаметром 89мм и 73мм ( 89мм – длина 800м, 73мм – 1600м), средняя температура воздуха 10 ⁰ С. По условиям задачи нарисовать схему скважины.

Решение:

Определяем температуру на забое скважины

,

принимаем слагаемое 0,025



Выбираем тампонажный цемент для «горячих» скважин, у которого время начала схватывания 105минут.

Допустимое время цементирования



Определим объем колонны заливочных труб

V=

и , h₁ и h₂ соответственно внутренний диаметр и длина заливочных труб размером 73 и 89мм.

- коэффициент сжимаемости жидкости продавливания равный 1,01 – 1,02. Принимаем 1,02, тогда



Определим время, необходимое для полного заполнения колонны труб при работе одним агрегатом на 5-той скорости с диаметром втулок 115 мм



Время вымывания излишков цементного раствора обратной промывкой одним агрегатом на 4-той скорости



Время, которое можно затратить на растворение и продавливание цементного раствора в пласт



Т_о – время на подготовительные и заключительные работы в процессе растворения цемента равно 5-10мин. Принимаем 7минут.

Определяем объем цементного раствора, который можно закачать в пласт за 49 минут при приемистости пласта 0.3 м³/мин



Исходя из характеристики пласта закачивание можно производить в несколько приемов. Принимаем объем порции цементного раствора 7м³

Определим плотность цементного раствора при водоцементном отношении m=0,5

т/м³

Количество материалов, необходимого для приготовления цементного раствора сухого цемента

воды

Пример 17.3. Определить давление на выкиде насоса цементировочного агрегата ЦА-320М в процессе закачке и продавливании тампонажного раствора в пласт при следующих данных: глубина скважины 3850, диаметр эксплуатационной колонны 168 мм с толщиной стенки 9мм, заливочные трубы диаметром 89мм 73 мм спущены на глубину 3815 м (диаметром 89 мм, длиной 1815 м, диаметром 73 мм, длиной 2000 м). Скважина заполнена водой. Агрегат с установленными втулками 127 мм работает на 3-тей скорости с подачей равной 11,4 дм³/с.

Решение: Потери напора на преодоление сопротивления в начале закачки раствора в заливочные трубы определяем по формуле:



где

и - коэффициенты трения при движении воды в трубах;

и - длина спущенных в скважину заливочных труб, м;

и - внутренние диаметры заливочных труб,

м; и - скорость нисходящего потока жидкости, м/с;

g- ускорение свободного падения, м/с². здесь и далее индексы 1 и 2 соответствуют трубам диаметрами 73 и 89 мм.

Скорость нисходящего потока в заливочных трубах

м/с,

м/с

Поставив численные значения в формулу, получим

м

Потери напора на преодоление сопротивлений при движении воды за трубами (межтрубном пространстве) в начале закачки раствора



где

и - коэффициент трения при движении воды в затрубном пространстве; - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;

и - наружные диаметры секций колонны заливочных труб, м;

и - скорость восходящего потока жидкости в затрубном пространстве, м/с.

Тогда

м/с

м/с

Скорость восходящего потока в межтрубном пространстве. Подставив цифровые значения, получим

м

Полный напор на преодоление гидравлических сопротивлений от нисходящего и восходящего потоков жидкости



Давление на выкиде насоса определяем по формуле



Где

- плотность жидкости, находящейся в колонне, кг/м³. тогда



Пример 17.4. Произвести расчет цементирования скважины нефтецементным раствором при следующих данных: глубина искусственного забоя L = 1440м, диаметр эксплуатационной колонны D=168мм со средней толщиной стенки =9мм, глубина отверстий фильтра 1420-1429м, диаметр заливочных труб d_Т = 89мм. Скважина заполнена водой и испытана на поглощение. Количество цемента необходимое для ремонтных работ 4т, цемент затворить на дизельном топливе плотностью 870 кг/м³, с добавкой 1,5% НЧК.

Решение: Плотность тампонажного раствора определяем по формуле

т/м³

Необходимое количество дизельного топлива для затворения 4т цемента

м³

Объем нефтецементного раствора, приготовленного 4 т тампонажного цемента и 2,4 м³ дизельное топливо, составит:



Подставляя численные значения, получим:

м³

Объем нижней буферной пробки выбираем таким, чтобы после окончания прокачки ее внутри заливочных труб она заполнила бы межтрубное пространство высотой 30-50м.



где

D_В – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;

d_Т – наружный диаметр колонны заливочных труб, м;

h₁ – высота подъема нижней буферной пробки в затрубном пространстве, м (на практике h₁ принимают равной 30-50 м).

Тогда



Глубину установки конца заливочных труб находим по формуле

м,

а объем продавочной жидкости:

V=

Минимальный объем верхней буферной пробки, необходимой для предотвращения смешивания жидкости продавки с нефтецементным раствором определяем по формуле:



где

d_В - внутренний диаметр заливочных труб, м;

Н – глубина установки конца заливочных труб, м;

V_с – суммарный объем закачиваемых в скважину нефтецементного и продавочного раствора, м³.



Подставив цифровое значение

м³ , что соответствует высоте столба жидкости в заливочных трубах равной 56м. таким образом, для приготовления раствора на нефтяной основе необходимо 4 т тампонажного цемента, 3,1 м³ дизельного топлива и 0,05 м³ НЧК.

Пример 17.5. Определить глубину установки извлекаемого пакера, спускаемого на НКТ диаметром 73мм при проведении изоляционных работ цементированием под давлением через отверстия фильтра, которые расположены на глубине 2342-2350м. Скважина заполнена водой. Нарисовать схему скважины по условиям задачи.

Решение. В начале скважину обследуют и промывают. Затем спускают колонну заливочных труб с извлекаемым пакером, который устанавливают и уплотняют на глубине, определяемой по формуле:



где:

Н – расстояние от устья скважины до верхних отверстий фильтра, м;

– высота цементного стакана, оставляемого в колонне, м;

и – плотности соответственно цементного раствора и жидкости, находящейся в колонне, кг/м³.

Тогда



Объем жидкости, необходимый для продавки цементного раствора в пласт,



где: – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (принимает 1,0-1,10);

– высота цементного раствора в трубах в момент окончания продавки, м;

– площадь поперечного сечения канала заливочных труб, м².



После окончания заливки пакер поднимают, а скважину оставляют в покое на срок, необходимый для твердения цементного раствора

Пример 17.6 Рассчитать установку цементного моста для осуществления зарезки бокового ствола скважины при следующих исходных данных.

Исходные данные:

Глубина минимального необходимого уровня цементного моста, Н_гм = 1000 м;

Высота удалённой части (окна) обсадной колонны Н_о = 11 м;

Высота цементного раствора в интервале окна и выше её, Н_цр = 41 м;

Уровень продавочной жидкости в скважине, Н_пж = 970 м;

Плотность продавочной жидкости, ρ_пж = 1000 кг/м³;

Плотность цементного раствора, ρ_цр = 1820 кг/м³;

Внутренний диаметр обсадной колонны, d_вк = 0,154 м;

Внутренний диаметр НКТ (бурильных труб), d_вбт = 0,055 м;

Диаметр необсаженного ствола скважины, d_с = 0,216 м;

Предельное напряжение сдвига цементного камня по поверхности колонны,

G_сцк = 1,2 МПа;

Предел прочности цементного камня на сжатие, G_сж = 11,6 МПа;

Нагрузка на долото, определяемая исходя, из твёрдости пород, слагающих стенки скважины в интервале предполагаемой установки цементного моста,

Р_д = 200,0 кН;

Высота части цементного моста в верхней части окна, необходимая для забуривания бокового ствола, h₁ = 1 м.

Твёрдость цементного камня, Р_цк = 0,1 МПа;

Твёрдость горной породы в интервале зарезки БС, Р_п =0,08 МПа.

Ускорение свободного падения, g = 9,81м/с².