ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ по дисциплине Тампонажные составы и технологические жидкости специального назначенияМетоды исследований т. практическая по методам исследований..111. Практическая работа 1 Принципы выбора состава и свойств буровых промывочных жидкостей
 Скачать 101.88 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «тюменский Индустриальный университет» Институт геологии и нефтегазодобычи Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин» ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ по дисциплине "Тампонажные составы и технологические жидкости специального назначения/Методы исследований технологических жидкостей" вариант № 3 Практическая работа №1 «Принципы выбора состава и свойств буровых промывочных жидкостей» Задача 1.1. Скважиной, диаметром Dc = 255 мм на глубине Н = 1820 м, вскрывается газонасыщенный горизонт с коэффициентом аномальности Ка = 1,3. Определить требуемую плотность бурового раствора. Решение: Значения минимального превышения гидростатического давления раствора над пластовым составит: ΔРmin = 2,0 МПа ΔР = Кспо · Ка, где Кспо = 0,3 т.к. Dс > 215,9 мм. ΔР = 0,3 · 1,3 = 0,39 Суммарная репрессия на пласт: ΔРΣ= Δ Рmin + ΔР = 2,0 + 0,39 = 2,39 МПа Величину ρб.р., необходимую для создания противодавления на пласт, можно вычислить из выражения: ρб.р. = (Рпл + ΔРΣ)/gH, кг/м3 где Рпл = 1820 · 0,013 = 23,66 МПа ρб.р. = (23,66·106 + 2,39·106)/9,81 · 1820 = 1460 кг/м3 Ответ: Требуемая плотность бурового раствора 1460 кг/м3. Задача 1.2. При бурении скважины на глубине Н = 500 м возникло поглощение бурового раствора плотностью ρб.р = 1150 кг/м3. Статический уровень в скважине установился на глубине hСТ = 50 м. Для ликвидации поглощения решено было уменьшить гидростатическое давление в скважине на поглощающий горизонт снижением его плотности путем аэрации. Определить рациональную плотность аэрированного бурового раствора. Решение: Рациональная плотность аэрированного (облегченного) бурового раствора находится из уравнения:  , кг/м3Ответ: Рациональная плотность аэрированного бур. раствора 1035 кг/м3 Задача 1.3. Вскрытие глинистой толщи плотностью ρгл 2150 кг/м3, с коэффициентом аномальности Ка=1,3, залегающей в интервале 1820- 2240 м (Ни), предусматривается с депрессией. Подобрать плотность бурового раствора. Решение: инт.1820-2390м r = 1,05 * 23,44 / 9,81 * 2240 = 1,05 г/см3 r = 23,44 + 2,5 / 9,81 * 2240 = 1,11 г/см3 Принимаем r = 1,05 г/см3 Определяем относительную плотность : rо = аКа = 1,05 * 1,3 = 1,35 Ответ: плотность раствора 1,35г/см3 Задача 1.4. Частицы выбуренной породы весом γп = 22·103 Н/м3 и диаметром dч = 1,2 · 10-3м, находятся в покоящемся буровом растворе с γбр = 12·103 Н/м3. Определить минимальное допустимое значение СНС, препятствующего падению частицы на забой. Решение: Минимально допустимое значение СНС можно вычислить из выражения:  Ответ: Минимальное допустимое значение СНС составит 2 Па. Практическая работа №2 «Расчет необходимого количества бурового раствора для бурения скважины» Задача 2.1. Скважину глубиной Z = 1000 м предполагается бурить в сложных геологических условиях при наличии в разрезе зон поглощений промывочной жидкости. Конструкция скважины: обсадная колонна диаметром dОК = 245 мм спускается на глубину Н = 700 м; открытый ствол диаметром d1 = 225 мм в интервале Ни1 = 700-850 м и диаметром d2 = 200 мм в интервале Ни2 = 850-1000м. Определить требуемое для бурения данной скважины количество промывочной жидкости (Vр и Vр'). VП=4 % от объема скважины. Толщина стенки обсадной колонны 5 мм. Vос=3÷8. Решение: Количество бурового раствора, необходимое для бурения нефтяной или газовой скважины в нормальных условиях, можно определить из выражения: VP=2VC+VOC+nC2VC, м3 VC = V1 + V2 +V3 = (0,785 · (0,245 - 0,005)2 · 700) + (0,785 · 0,2252 · 150) + + (0,785 · 0,2002 · 150) = 31,6512 + 5,9611 + 4,71 = 42,32 м3 VP = 2 · 42,32 + 5+32·42,32 = 470,52 м3 При бурении в условиях поглощения промывочной жидкости: VP’ = VP+VП = 470,52 + (42,32 · 0,04) = 472,21 м3 Ответ: VP = 470,52 м3, VP’ = 472,21 м3. Практическая работа №3 «Расчеты при приготовлении эмульсионных, полимерных и полимербентонитовых растворов» Пример 3.1. Необходимо приготовить эмульсионный раствор плотностью ρБР = 1000 кг/м3 в объеме Vэ = 7 м3. Содержание нигрола Кн = 3% и ОП-10 Коп-10 = 0,5%. Определить потребное количество нигрола и ОП-10. Решение: Масса (mЭПР, кг) составляющих (нигрола и ПАВ) для приготовления эмульсионного промывочного раствора (ЭПР):  Ответ: mЭПР = 210 кг. Пример 3.2. Определить потребный объем эмульсионного раствора и потребное количество эмульсола для скважины глубиной L = 900 м диаметром D = 120 мм, если количество замен раствора n3 = 2, а по данным лабораторных исследований оптимальная концентрация эмульсола в растворе КЭ = 4%. Решение: Необходимый объем эмульсионного раствора: VЭР=2VС+ n32VС , м3 где 2VС – объем эмульсионного раствора на заполнение всей циркуляционной системы, м3; n32VС – потери раствора, связанные с заменой раствора, м3.  VЭР = 2 · 10,17 + 2 · 2 · 10,17 = 61,02 м3 mЭ = 10 · VЭР · КЭ = 10 · 61,02 · 0,04 = 24,4 кг Пример 3.3. Рассчитать потребное количество полимера и кальцинированной соды, необходимое для приготовления полимерного раствора на основе ПАА для следующих условий: диаметр скважины D = 120 мм с использованием полимерного раствора в интервале L = 900 м, концентрация ПАА К3 = 0,4%, концентрация активной кальцинированной соды для обработки раствора с целью уменьшения коррозионной активности Кс =0,4%; полимерный раствор приготавливается на основе концентрированного полимерного раствора с концентрацией К1 = 1,3%; количество замен раствора n3 = 3; концентрация чистого полимера в товарном продукте К2 = 7%; плотность раствора 1000 кг/м3; потребный объем полимерного раствора VПР=4VС. Решение:  Потребный объем полимерного раствора при n3=3 VПР=4VС = 4 · 10,17 = 40,68 м3 При плотности полимерного раствора ρпр = 1000 кг/м3 потребное количество полимерного раствора Мпр = 40680кг. Необходимое количество концентрированного полимерного раствора для приготовления потребного количества полимерного раствора по уравнению:  Определяем количество ПАА для приготовления необходимого количества концентрированного раствора:  Необходимое количество кальцинированной соды составит:  Пример 3.4. Дано: концентрация кальцинированной соды в растворе ПБР КNa2CO3 = 0,4%; объем приготавливаемого раствора VПБР = 7 м3 плотностью ρПБР = 1040 кг/м3; К1 = 1,3%, К3 = 0,5%; плотность глинистого раствора ρГР = 1220 кг/м3; плотность глины ρГ = 2100 кг/м3; процентное содержание едкого натра в техническом продукте КNaOH = 0,4%. Определить объем глинистого раствора, необходимого для приготовления ПБР, потребное количество глины и полимерного раствора, потребное количество товарного ПАА, количество едкого натра для качественного гидролиза и потребное количество кальцинированной соды для обработки раствора. Решение: Объем глинистого раствора, необходимый для приготовления ПБР:  Количество сухой глины для приготовления глинистою раствора с заданной плотностью:  Количество полимерного раствора: VГПАА = 7 – 1,08 = 5,92 м3 Потребное количество концентрированного раствора ГПАА по формуле:  Потребное количество товарного ПАА:  Для гидролиза ПАА едким натром по формуле:  Потребное количество кальцинированной соды для обработки раствора  Пример 3.5. Следует приготовить эмульсионный раствор путем добавления Vн = 2,5 м3 нефти плотностью ρН = 785 кг/м3 к 25 м3 исходного глинистого раствора плотностью ρГР =1220 кг/м3. Сколько требуется добавить утяжелителя (барита с плотностью ρБ = 4300 кг/м3); что бы после долива нефти плотность раствора оставалась на том же уровне? Решение: Плотность эмульсионного глинистого раствора, полученного после долива нефти:   Количество утяжелителя, необходимое для утяжеления глинистого раствора заданного объема:  Ответ: ρГР = 1176,5 кг/м3, mУ = 1670,09 кг. Практическая работа № 4 «Расчет давления в скважине при использовании различных технологических жидкостей во время ремонта» Задача: Скважину глубиной Н-3200 м, имеющую эксплуатационную колонну диаметром Dв, 161,6 мм, заполнили жидкостью глушения плотность ρжг, 1270кг/м3 и статическим напряжением сдвига τ0, 0,3·102 Па. Определить гидростатическое давление раствора на забой скважины. Гидростатическое давление жидкости глушения на забой скважины определяется по формуле: p p0 p1 pc , Мпа Принимаем уровень жидкости в скважине на не загерметизированном устье, в это случае p0=0 МПа. P1=3200 .1270. 9,8=39МПа Рс=  =2.374 МпаP=0+39+2,374=41,374МПа Ответ: гидростатическое давление раствора на забой скважины равно 41,374МПа Практическая работа №5 «Расчеты при приготовлении и утяжелении буровых растворов» Задача 5.1. Определить массу глины (без учета и с учетом влажности W=0,1) и воды, которые потребуются для приготовления VБ.Р – 1 м3 глинистого раствора плотностью ρБ.Р = 1200 кг/м3, если плотность глины ρгл = 2150 кг/м3. Решение: Масса глины без учета влажности, необходимая для приготовления требуемого количества глинистого раствора, определяется по формуле:  Масса воды, необходимая для приготовления 1 м3 бурового раствора:  Ответ: mГ = 373,9 кг, mВ = 826,1 кг. Задача 5.2. Найти содержание глины (в %) в глинистом растворе если известна его плотность. ρБ.Р = 1200 кг/м3, ρгл = 2150 кг/м3. Решение: Концентрация глины в буровом растворе с учетом плотности исходных материалов определяется в %:  Ответ: Кг = 31,16%. Задача 5.3. Плотность глинистого раствора ρБ.Р = 1200 кг/м3 с концентрацией глины К1 = 10% требуется увеличить до концентрации К2 = 40%. Какое количество глины необходимо добавить, если известен объем бурового раствора VБР = 1,2 · 10-3 м3. Решение: Масса глины, необходимая для внесения в буровой раствор с целью увеличения его концентрации находится:  Ответ: mг = 0,72 кг. Задача 5.4 Необходимо приготовить VБР = 1·10-3 м3 глинистого раствора для лабораторных целей из бентонитовой глины и пресной воды. Определить плотность раствора и необходимое количество каждого компонента, если содержание глины плотностью ρгл = 2150 кг/м3 в растворе Кг =10%. Решение: Плотность приготовленного глинистого раствора заданной концентрации:  Ответ: ρБР = 1115 кг/м3. Задача 5.5. Требуется снизить плотность раствора от ρБР = 1400 кг/м3 до ρБР’= 1220 кг/м3, чтобы предотвратить поглощение. Рассчитать объемы воды и нефти, необходимые для снижения плотности бурового раствора, если начальный объем раствора V0 =100 м3, а плотность нефти ρН = 720 кг/м3. Решение: Объем нефти, требуемой для снижения плотности раствора ρБ.Р до ρБ.Р’ рассчитываются из выражения:  Объем воды, требуемой для снижения плотности раствора ρБ.Р до ρБ.Р’ рассчитываются из выражения:  Ответ: VН = 36 м3, VВ = 81,82 м3. Пример 5.6. Определить массу утяжелителя плотностью ρУ = 4150 кг/м3, необходимое для утяжеления 1 м3 глинистого раствора от ρБР = 1220 кг/м3 до ρБР’ = 1400 кг/м3. Решение: Количество утяжелителя для повышения плотности 1 м3 глинистого раствора до заданной величины определяется из выражения:  Ответ: mУ = 271,64 кг. Пример 5.7. В процессе бурения скважины объем бурового раствора плотностью ρБР = 1220 кг/м3 составлял VБР = 100 м3. Сколько потребуется барита плотностью ρУ = 4150 кг/м3, чтобы повысить плотность раствора до ρБР’ = 1400 кг/м3. Решение: Количество утяжелителя, необходимое для утяжеления глинистого раствора заданного объема:  Ответ: mУ = 27163,64 кг. Пример 5.8. К объёму глинистого раствора Vбр 100м3 плотностью Рбр 1220кг/м3 был добавлен барит массой 2450кг, Какой будет плотность бурового раствора после добавки утяжелителя и на сколько увеличится его объём? Решение: рассчитываем объём барита Vбар=mбао/ру Vбар=2450/4150=0,59м3 Находим плотность раствора после добавления барита P=  1225 кг/м3Ответ: плотность раствора после добавления утяжелителя составит 1220 кг/м3 . Объём раствора увеличится на 0,59м3 |