Расчет. Практическая работа 1 Выбор плотности жидкости глушения при ремонте скважины

• Название: Практическая работа 1 Выбор плотности жидкости глушения при ремонте скважины
• Дата: 18.11.2022
• Размер: 209.8 Kb.
• Имя файла: Расчет.docx
• Тип: Практическая работа; #796456

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт геологии и нефтегазодобычи
Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин»
Практические задания

по дисциплине:

«Технологические жидкости для строительства и ремонта скважин»
Вариант № 5

Выполнил:

Обучающийся гр БСб(до)з-18-1

Остапенко А.А.

Проверил:

Ассистент кафедры НБ

Леонтьев Дмитрий Сергеевич

Тюмень 2021

Практическая работа № 1
«Выбор плотности жидкости глушения при ремонте скважины»
Цель занятия: Научиться определять необходимую плотность жидкости глушения при ремонте скважины при заданных геолого- технических условиях.

Задача: Рассчитать необходимую плотность жидкости глушения при ремонте скважины при заданных геолого-технических условиях. Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.

Исходные данные:

Вариант 5

Р_пл =28,1 МПа; Н = 2700м; П = 0,04.
Решение:

Требуемую плотность жидкости глушения определяют из расчета создания столбом жидкости глушения давления, превышающего текущее пластовое в соответствии с требованиями Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности.

Плотность жидкости глушения определяют по формуле:

,

Р_пл– пластовое давление, МПа;

Н – расстояние от устья скважины до верхних перфорационных отверстий по вертикали, м;

П – коэффициент безопасности работ, зависящий от глубины скважины, коэффициента продуктивности и газосодержания.

Рассчитаем плотность жидкости:

,

Ответ: Плотность жидкости глушения при ремонте скважины при заданных геолого-технических условиях равна 1103,3
Практическая работа № 2 «Определение температуры на забое скважины при циркуляции рабочей жидкости»
Цель занятия: Научиться определять температуру на забое скважины при циркуляции рабочей жидкости.
Задача: Определить температуру промывочной жидкости у забоя скважины при следующих условиях: глубина скважины H, м; температура пласта T_п, ⁰С; расход рабочей жидкости Q₀, м3/с; температура нейтрального слоя T₀, ⁰С; удельная теплоемкость рабочей жидкости с_р, Дж/(м³·⁰С); теплопроводность пород λ, Вт/(м·⁰С); превышение температуры рабочей жидкости над температурой нейтрального слоя ΔT, ⁰С; температуропроводность породы а, м²/с; радиус ствола скважины r₀, м



Решение

Температуру в стволе скважины можно определить по формуле:



где T (H,t) – температура в стволе скважины на глубине H, м в момент времени t, ч после начала нагнетания, М – постоянная, равная 0,003 0С/м; K(t) – функция времени, которую можно определить по формуле:



где Q0 – расход рабочей жидкости, м3/с; T0 – температура нейтрального слоя, 0С; Г – геотермический градиент, 0С/м (принимать равным 3 0С/100 м или 0,03, 0С/м); ср – удельная теплоемкость рабочей жидкости, Дж/(м3·0С); λ – теплопроводность пород, Вт/(м·0С); ΔT – превышение температуры рабочей жидкости над температурой нейтрального слоя, 0С; а – температу ропроводность породы, м2/с; r0 – радиус ствола скважины, м.




Практическая работа № 3 «Расчет давления в скважине при использовании различных технологических жидкостей во время ремонта»
Цель занятия: Научиться определять давление в скважине при ис пользовании различных технологических жидкостей во время ремонта.
Задача: Скважину глубиной Н, м, имеющую эксплуатационную колонну диаметром Dв, мм, заполнили жидкостью глушения плотность ρжг, кг/м3 и статическим напряжением сдвига τ0, Па. Определить гидростатическое давление раствора на забой скважины. Исходные данные для расчета представлены в табл. 5.



Решение

Гидростатическое давление жидкости глушения на забой скважины определяется по формуле:



где p0 – давление на свободной поверхности жидкости глушения (в затрубном пространстве, на устье скважины, возникающее в том случае, когда жидкость выходит из скважины через герметизирующее приспособление, если устье скважины не герметизировано p0=0). p1 – гидростатическое давление столба жидкости в скважине, определяемое по формуле:



Н – глубина скважины, м; g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2); ρжг - плотность жидкости глушения, кг/м3, pс – давление, которое может возникнуть на забое от проявления структурных свойств жидкости глушения.

Если давление на забое скважины начинает медленно возрастать в ре зультате слабого притока жидкости из пласта, то до начала движения раствора значение pс необходимо принимать со знаком плюс. Если происходит медленное отфильтровывание воды в пласт при неизменном положении уровня в скважине, то pс имеет знак минус. Если скважина заполнена водой, то pс=0.

pс определяют по формуле:



где Dв – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, мм.

τ0 – статическое напряжение сдвига, Па.



Практическая работа № 4 «Расчеты при проверке скважины на приемистость»
Цель занятия: Научиться рассчитывать скважину на приемистость.
Задача: Определить объем вытесняющей жидкости, объем жидкости, отдаваемой пластов, используя номограмму для определения утечки жидкости из колонны. Исходные данные для расчета представлены в таблице:

Номер варианта	5
Dн, мм	168
Ру, МПа	1,0

Решение:


Из номограммы видно, что:

- Объем жидкости, отдаваемый пластом = 9,5 м³

- Объем вытекающей жидкости = 15,5 м³

Практическая работа № 5
«Расчет цементирования скважины при РИР»
Задача №1: Определить объем заливочных труб комбинированной колонны.

а) НКТ d = 48 мм, длиной 700 м;

б) НКТ d = 60 мм, длиной 500 м;

в) НКТ d = 73 мм, длиной 350 м.
Решение:

Объем (V) труб диаметром 48 мм и длиной 700 м; равен 0,875 м³;

Объем (V) труб диаметром 60 мм и длиной 500 м; равен 1 м³;

Объем (V) труб диаметром 73 мм и длиной 350 м; равен 1,05 м³;

Таким образом, общий объем комбинированной колонны заливочных труб длиной 1550 м равен: V = 0,875 + 1 + 1,05 = 2,925 м³
Задача №2: Определить высоту подъема 1 м³ тампонажного раствора в затрубном пространстве. Исходные данные для расчета представлены в таблице:

Номер варианта	3
dнкт, мм	73
Dэкс, мм	273

Решение:



Из номограммы видно, что высота подъема 1 м³ тампонажного раствора в затрубном пространстве равна 22 м.
Практическая работа № 6


«Основы расчета цементирования скважин под давлением»
Задача: Произвести расчет цементирования скважины под давлением при следующих исходных данных:

- Н_скв = 2450 м;

- d_э.к. = 168 мм;

- Q_прием = 0,3 м³/мин.

В скважину спущена колонна заливочных труб диаметром 73х89 мм на глубину Н=2400 м, в т.ч. трубы диаметром 73 мм ‒ на глубину 1600 м; трубы диаметром 89 мм ‒ на глубину 800 м. Средняя температура по стволу скважины t_ср=+10 С
Решение:
Определим температуру на забое скважины по формуле:

Принимая второе слагаемое равным 0,025 Н и подставив численное значение глубины, получаем:

.⁰С
Выбираем тампонажный цемент для “горячих” скважин (ГЦ), время начала схватывания раствора с момента затворения составляет 105 мин. Тогда допустимое время цементирования составит:
Т_доп=0,75  Т_зат=0,75  105=79 мин.
Затем определяем объем комбинированной колонны заливочных труб:



где d_в1, d_в2 - соответственно внутренние диаметры НКТ диаметром 73 и 89 мм, м;

h₁,h₂ - соответственно длина секций колонны заливочных труб диаметром d_в1 и d_в2, м;

 - коэффициент сжимаемости продавочной жидкости, равный 1,01-1,10 (принимаем 1,02).
V = 1,02  0,785  (0,062² 1600+ 0,076²  800) = 4,9 + 3,7 = 8,6 м³.
Затем определяем время, необходимое для полного заполнения колонны заливочных труб при работе одним агрегатом ЦА-320 М на 5скорости при диаметре втулок насоса 115 мм:


Время вымыва излишков тампонажного раствора при обратной промывке при работе одним агрегатом ЦА-320 М на 4 скорости составит:
Т_в=1000  8,6/60  10,7 = 14 мин.
Время на затворение и продавку тампонажного раствора в пласт:
Т = Т_доп – (Т_з + Т_в + Т_о) = 79 – (9 + 14 + 7) = 49 мин,
где Т_о – время на подготовительные и заключительные работы при

затворении цемента (5 – 10 мин).
Определим объем тампонажного раствора, который необходимо закачать в пласт за расчетное время 49 мин:
V_тр = 0,3  49 = 14,7 м³.
Как правило, раствор, с учетом приемистости пласта, закачивают в несколько приемов.
Определим плотность тампонажного раствора по формуле:


где m – жидкостно-цементное отношение (m = 0,4 0,5);

_ц и _ж – плотность, соответственно, тампонажного цемента и жидкости затворения, т/м³.

Тогда: .

Практическая работа № 7


«Основы расчета цементирования нефтецементным раствором»
Задача: Произвести расчет цементирования скважины нефтецементным раствором при следующих данных:

- глубина искусственного забоя L=1440 м;

- диаметр эксплуатационной колонны D_эк=168 мм;

- средняя толщина ()стенки =9 мм;

- глубина отверстий перфорации 1420 – 1426 м;

- диаметр НКТ d_НКТ=89 мм (с толщиной стенки 6,5 мм);

- скважина заполнена водой и испытана на поглощение.

Количество тампонажного цемента (ТЦ) для заливки принимаем равным 4 т. Цемент затворяем на дизельном топливе с =870 кг/м³ с добавкой 1,5 % ПАВ.
Решение:
Плотность тампонажного раствора определяем по формуле:
т/м³
Количество дизельного топлива, необходимого для затворения 4 т тампонажного цемента, определяем по формуле:
м³
Объем нефтецементного раствора, приготовленного из 4 т тампонажного цемента и 2,4 м³ дизельного топлива, определяем по формуле:

Подставляя численные значения в формулу 29, получаем:
м³.
Объем нижней буферной пробки выбираем таким, чтобы после окончания прокачки ее внутри заливочных труб она заполнила бы межтрубное пространство высотой 30-50 м. Этот объем можно определить по формуле:

,
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: V_нп = 0,785  (0,150² – 0,089²)  40 = 0,46 м³.
Глубину установки конца заливочных труб находим по формуле:

Н = 1420 – 6  (1680/1000) = 1410 м,
Объем продавочной жидкости определяем по формуле:
V_пр= 1,20  0,785  0,076² 1410 = 6,5 м³.

Минимальный объем верхней буферной пробки, необходимый для предотвращения смешивания продавочной жидкости 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 заканчиваемых в скважину нефтецементного и продавочного раствора, м³.
V_с = V_тр + V_пр = 3,6 +6,5 = 10,1 м³.
Подставив численные значения в формул, получаем:
м³
Полученные значения соответствуют высоте столба жидкости в заливочных трубах, равной 56 м. Таким образом, для приготовления раствора на нефтяной основе необходимо 4 т тампонажного цемента, 3,1 м³ дизельного топлива и 0,05 м³ ПАВ.
Практическая работа №8

«Расчеты при приготовлении эмульсионных, полимерных и полимербентонитовых растворов»
Пример 8.1. Необходимо приготовить эмульсионный раствор плотностью ρ_БР = 1000 кг/м³ в объеме Vэ = 9 м³. Содержание нигрола Кн = 1,5% и ОП-10 К_оп-10 = 0,45%. Определить потребное количество нигрола и ОП-10.

Решение:

Масса (m_ЭПР, кг) составляющих (нигрола и ПАВ) для приготовления эмульсионного промывочного раствора (ЭПР):



Ответ: m_ЭПР = 135 кг.
Пример 8.2. Определить потребный объем эмульсионного раствора и потребное количество эмульсола для скважины глубиной L = 1200 м диаметром D = 140 мм, если количество замен раствора n₃ = 2, а по данным лабораторных исследований оптимальная концентрация эмульсола в растворе К_Э = 6%.

Решение:

Необходимый объем эмульсионного раствора:

V_ЭР=2V_С+ n₃2V_С , м³

где 2V_С – объем эмульсионного раствора на заполнение всей циркуляционной системы, м³; n₃2V_С – потери раствора, связанные с заменой раствора, м³.



V_ЭР = 2 · 8,86 + 2 · 2 · 8,86 = 48,74 м³

m_Э = 10 · V_ЭР · К_Э = 10 · 48,74 · 0,06 = 16,6 кг

Пример 8.3. Рассчитать потребное количество полимера и кальцинированной соды, необходимое для приготовления полимерного раствора на основе ПАА для следующих условий: диаметр скважины D = 140 мм с использованием полимерного раствора в интервале L = 1200 м, концентрация ПАА К₃ = 0,6%, концентрация активной кальцинированной соды для обработки раствора с целью уменьшения коррозионной активности Кс=0,6%; полимерный раствор приготавливается на основе концентрированного полимерного раствора с концентрацией К₁ = 1,5%; количество замен раствора n₃ = 1; концентрация чистого полимера в товарном продукте К₂ = 9%; плотность раствора 1000 кг/м³; потребный объем полимерного раствора V_ПР=4V_С.

Решение:



Потребный объем полимерного раствора при n₃=3

V_ПР=4V_С = 4 · 8,88 = 34,72 м³

При плотности полимерного раствора ρ_пр = 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 8.4. Дано: концентрация кальцинированной соды в растворе ПБР К_Na2CO3 = 0,3%; объем приготавливаемого раствора V_ПБР = 9 м³ плотностью ρ_ПБР = 1050 кг/м³; К₁ = 1,5%, К₃ = 0,2%; плотность глинистого раствора ρ_ГР = 1250 кг/м³; плотность глины ρ_Г = 2300 кг/м³; процентное содержание едкого натра в техническом продукте К_NaOH = 0,6%. 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:

V_ГПАА =9 – 0,86 = 8,14 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 8.5. Следует приготовить эмульсионный раствор путем добавления Vн = 3,5 м³ нефти плотностью ρ_Н =800 кг/м³ к 25 м³ исходного глинистого раствора плотностью ρ_ГР =1250 кг/м³. Сколько требуется добавить утяжелителя (барита с плотностью ρ_Б = 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: ρ_ГР = 1134,2 кг/м³, m_У = 1670,09 кг.