определение внешнего контура. Практическая работа 8. Практическая работа 8

• Название: Практическая работа 8
• Анкор: определение внешнего контура
• Дата: 19.03.2022
• Размер: 86.09 Kb.
• Имя файла: Практическая работа 8.docx
• Тип: Документы; #404126

_{Практическая} работа №8

^{Необходимо зацементировать до устья наклонную скважину глубиной z}c ^{и длиной по оси L}c ^{м, в которую спущена обсадная колонна с наружным диаметром d}н ^{мм и средним внутренним диаметром d}o ^{мм. Обратный клапан установлен на колонне на h}c ^{м выше башмака. Средний диаметр скважины ниже глубины L}н ^{м равен d}c1 ^{мм. Промежуточная колонна диаметром 299 мм спущена до глубины L}п ^{м и зацементирована по всей длине; ее средний внутренний диаметр d}вн ^мм.

Разрез нефтяного месторождения сложен породами, градиент давления которых превышает ^{20 кПа/м, но в интервале 1450-1500 м он равен β}и <sup>кПа/м, а на участке 2900-3000 м – 18 кПа/м.

Интервал высотой l</sup>цн ^{м от забоя должен быть зацементирован раствором с плотностью ρ}600 кг/м³ при относительном водосодержании n и тампонажного портландцемента ПТЦ-ДО-100; пластическая вязкость раствора при средней температуре в скважине 55 С равна 10 мПа*с, а ^{динамическое напряжение сдвига G}1 ^{Па. В качестве буферной жидкости используется вязко- упругий состав (ВУС) с плотностью ρ}вус ^{кг/м3; высота столба его в кольцевом пространстве l}б ^{м. Плотность промывочной и продавочной жидкостей ρ}пж ^{кг/м3, пластическая вязкость μ}цн ^мПа*с, динамическое напряжение сдвига G Па.

Требуется выбрать способ цементирования, тампонажный раствор для цементирования верхнего интервала скважины, рассчитать необходимые количества тампонажных материалов и продавочной жидкости, выбрать технические средства для цементирования скважины, рассчитать их режимы работы и продолжительность цементировочной операции.

Таблица 1 – Исходные данные.

Вариант	1	2	3	4	5
Lc	3300	3300	3300	3300	3300
zc	3000	3000	3000	3000	3000
ρ600	1850	1851	1850	1852	1850
Lн	1250	1250	1250	1250	1250
Lп	1250	1245	1250	1247	1250
ρпж	1200	1200	1200	1200	1200
ρвус	1010	1010	1010	1010	1010
lцн	600	600	600	600	600
dвн	276	276	276	276	276
dc1	250	250	250	250	250
dн	178	178	178	178	178
do	158	158	158	158	158
lб	50	50	50	50	50
G1	19	19	19	19	19
βи	17	17	17	17	17
hc	15	15	15	15	15
μсн	11	12	11	12	12
µпл	10	10	10	10	10
G	9	9	9	9	9
n	0.43	0.43	0.43	0.43	0.43

Решение

1. 
   Определим объемы жидкостей, необходимые для цементирования скважины. Соотношение между длиной и глубиной скважины определим по формуле.
   

^ас^=Lc^/zc=3300/3000=1,1

^{Объем портландцементного раствора для нижнего интервала при к}цр^{=1,06 (коэффициент} резерва, вводимый для компенсации влияния факторов, которые не поддаются учету, определяется статистическим путем по данным цементирования предыдущих скважин) определяется по формуле:


^н
Vцр^=0,785кцр^[(dc^{2-d 2)l}цн^ас^+d0^{2 h}c^]

= 0,785*1,06*[ (250^2 – 178^2) * 600 * 1,1+158^2*15]= 0,8321* *[30816 * 600*1,1+374460]=17235303,942

Объем тампонажного раствора для верхнего участка


^c1 вн
^Vоцр^=0,785кцр^ас^{[(d 2-d}н^2)(Lc^-lцн^-Lп^{)+(d 2-d}н^2)Lн<sup>] =

= 0,785*1,06*1,1* [ (2502-1782)*(3300-600-1250)+(2762-1782)*1250]= 0,91531 *[30816*1450+44492*1250]= 91803945,442

Объем продавочной жидкости при к</sup>с<sup>=1,03

V</sup>пр^=0,785кс^d0^2(Lc^-hc^{)= 0,785*1,03*1582*(3300-15)= 66306549,627}

Объем буферной жидкости

^Vб^=0,785ac^(dвн^2-dн^2)lб =0,785*1,1*(276²-178²)*50=1920942,1

Внутренний объем обсадной колонны


^о
Vт^{=0,785d0 2L}c = 0,785*158²*3300= 64669242

2. 
   Выберем плотность тампонажного раствора для цементирования верхнего участка. Высота столба необлегченного тампонажного раствора в колонне равна
   

0
h₁

^h1=17235303,942/1,1*1,06* 0,785*158² = 754,287


^ас^кцр

^Vцр0,785d²

Высота столба тампонажного раствора в кольцевом пространстве в момент окончания закачки необлегченного раствора в колонну определяется

_{h 2} (V_оцр V_цр) к_црV_Т

2 а0,785(d² d²)

с c н

h2= (^{91803945,442+}17235303,942)1,06 – 64669242/ 1,1*0,785(250²-178²) = =38197974,4/26609,616 = 1435,495138298877

Соотношения между площадями поперечных сечений кольцевого пространства в ^{нижнем F}k^{/ и верхнем F}к^{// участках и проходного канала обсадной колонны F}Т <sup>таковы:

F</sup>k^{/÷ F}к^{//=0,69 F}k^{/÷ F}Т^{=1,23 F}к^{//÷ F}Т^=1,78

Следовательно, высота столба буферной жидкости в обсадной колонне равна ^hок^{= l}б^{*1,78м= 50*1,78= 89м, в нижнем участке заколонного пространства h}ну^=lб<sup>÷0,69м=72,46м.

Выбираем для цементирования верхнего участка раствор с плотностью ρ</sup>ву^{= 1430 кг/м3 из} облегченного тампонажного портландцемента для умеренных температур ПТЦ-100. При ^{относительном водосодержании n}1<sup>=1.05 реологические свойства его после обработки

понизителем водоотдачи ή</sup>с^{=8 мПа*с, ή}оц^{=10. В этом случае возможно одноступенчатое}

3. 
   Определим необходимые качества материалов для цементирования. ^{Масса тампонажного портландцемента при к}оц^{=1,05 равна}
   

к V

Мц= ^ц

600цр

М_Ц=1,05*1850*17235303,942 /1+1,05 =16331501418
Масса облегченного цемента

1 n₁

ц
Моц=

к_ву

^Vоцр

₁ n₁

М_ОЦ = 1,05*1010*^{91803945,442/ 2,05 =} 47491748362

Объем воды для приготовления необлегченного раствора

nМ_ц * 1000

V_ж = =0,43*16331501418*1000/ 1,05*1200 = 5573448897

а облегченного раствора

^Vж⁼

к_w_ж

ж
_{V / =} n₁М_оц*1000


ц
к_ж

V_ж = 1,05 * 47491748362 *1000/1,05*1200 = 39576456968

4. 
   ^{Число смесительных машин типа 1АС-20 с вместимостью бункера U}cм^{= 14,5 м3 для приготовления необлегченного раствора при m}c^{=1400 кг/м3}
   

ⁱc^=Мц^/(mc^Ucm^{) = 16331501418/ (1400*14,5)=} 804507,459
^{а для приготовления облегченного раствора при m}c<sup>=1200 кг/м3

i</sup>c^{/ =М} oц ^/(mc^Ucm^{)= 47491748362/ (1200*14,5)=2729410,8}

5. 
   Рассчитаем режим работы смесительных машин при приготовлении облегченного тампонажного раствора.
   

^{Водоподающий насос машины 1АС-20 может нагнетать в гидросмеситель q}ж^{=13 л/с воды под давлением 1,5МПа. Для приготовления раствора с плотностью ρ}ву ^{объемная скорость подачи сухого порошка облегченного цемента при m}с^{=1200 кг/м3 определяется по формуле}

 

q

q
\

см ж ж

/(к_ц

 т_с)

=1200*13/(1,05*1200)= 12,38095238

При этом производительность смесительной машины по раствору составит


c

\

q

ву
_с (1 n₁)m10.3/

= (1+1,05) * 1200*10,3/1010 = 25,08712871

В гидросмесителе нужно установить штуцер, диаметр которого рассчитывается по формуле:
d_шт 2
^{=2* =} 0,564150181
^{где μ}м ^{– коэффициент расхода штуцера =0,95 р}ук ^{– избыточное давление =1,5*106 Па.}

Скорость струи на выходе из штуцера 51 м/с.

6. 
   Суммарная производительность четырех смесительных машин по раствору будет равна
   

с
^q\ ⁱc^{\=Q =} 25,08712871*<sup>2729410,8=68473080

Скорости течения будут равны: в осадной колонне V</sup>ок^{=3,61 м/с, в нижнем участке кольцевого пространства V}н^{=2,93 м/с, в верхнем участке V}в^{=2,03 м/с. Режим течения} промывочной жидкости и облегченного тампонажного раствора при таких скоростях будет турбулентным в обсадной колонне и нижнем участке заколонного пространства и ламинарным

– в верхнем участке.

Коэффициент местных сопротивлений в муфтовых сужениях заколонного пространства вычислим по формуле:

для нижнего участка

d² d²

• 
  d
  

^Sм^{= 2 [c1 н 1]2}


d
2 2


з
c1

= 2*[250²-178²/250²-0,195² – 1]² = 0,51398383
^{где d}з^{=0,195 м}


м
для верхнего участка S ^/=0,055

Наибольшее давление в цементировочной головке в начальный момент закачки облегченного раствора в колонну находим по формуле:

0.020* m

*L*V²

0.275* m

• 
  a(z
  

 L)*V2

i^/* * a

Р  (

• 
   )gh
  

• 
  c c ok _c c c н н _c c _
  

зак

пж вус ок

2*d_o

2(d_c1

• 
  d_н)
  

0.62*(d_вн

• 
  d_н)
  

 0,5* *а(0,174*175*V² S^/*125*V²)

пж с н м в
P= (1200-1000)*9,8*89*1200

Высота столба облегченного тампонажного раствора в кольцевом пространстве в момент окончания закачки его в колонну определяется:

_{h } ^Vоцр

 к_цр

 V_T

c1

н

c
оцр

a * 0.785( d ²

 d²)

7. 
   Выберем для закачки облегченного раствора агрегаты ЗЦА-400, поршневые насосы которых при втулках диаметром 125 мм и включении третьей передачи могут подавать ^{18,6 л/с при давлении 14 МПа. Необходимое число агрегатов i}цн^=Q/18,6
   
8. 
   Продолжительность приготовления и закачки облегченного раствора в колонну
   

^tзак^/=Vоцр^/(кцр^*iцн^*qc^/*10-3)

9. 
   Производительность одной смесительной машины 1АС-20 при приготовлении раствора ^{с плотностью ρ}600 ^{при относительном водосодержании n из тампонажного} портландцемента примем 12 л/с. Если в работу параллельно включить 2 машины и приготовляемый раствор сразу же закачивать с скважину, то скорости течения будут в ^{обсадной колонне V}ок^{1 =1,22 м/с, в нижнем участке кольцевого пространства V}н^{1=1 м/с, а в верхнем V}в^{1=0,69 м/с. Режим течения будет ламинарным.}
   

10. 
    Рассчитаем вариант закачки в обсадную колонну необлегченного тампонажного раствора при условии ламинарного течения всех жидкостей в заколонном пространстве.
    

i аh
Противодавление в кольцевом пространстве у устья для предотвращения возникновения вакуума в цементировочной головке в момент начала закачки необлегченного раствора будет

Рн  [ (z h

) 

*h  

(z h

i L

• 
  h )]g [^{цн плc}
  

цн плс оцр _

ук ву c

оцр

вус ну

пж c

оцр ну

0.86d₀

0,75(d_c1

• 
  d_н)
  

iа(z h

• 
  цн с c оцр
  

• 
  L_н)_
  

iаL
цн с П _]

0,74(d_c1 d_н)

0,78(d_вн

• 
  d_н)
  

А в момент окончания будет

^Рук

0  [

600^h1

• 
  _ву
  

(z_c

• 
  h₁
  

)  h

• 
  ^вус
  

^hну

• 
  _пж
  

(z_c

• 
  h₂
  
• 
  h_ну
  

)]9.8

ву

2
i а h_[цн 1с1

i а(z h


i аh
_ цн плс c 1)_


цн плс 2

iа(z h L)


iаL
_ цн с c 2 н _


цн с н _]

0.89d₀

0.86d₀

0.75(d_c1 d_н)

0,74(d_c1 d_н )

0,78(d_вн d_н)

Рассчитаем режим работы смесительных машин 1АС-20 при приготовлении необлегченного раствора. В бункер каждой машины следует загрузить по 11,7 т сухого цемента.

Объемная скорость подачи сухого цемента в гидросмеситель будет равна

^Qсм^=ρ600^{*12*10-3/[(1+n)(P}ук^0-Рук^н) Объемная скорость подачи воды

^Qж^=n(Рук^0-Рук^н)ас^*10-3/1000 Диаметр штуцера в гидросмесителе
^Dшт⁼
При этом скорость струи на выходе из штуцера будет 50 м/с.

Продолжительность приготовления и закачки необлегченного тампонажного раствора

^Tзак^=Vцр^/(2*12*10-3)

11. 
    Рассчитаем другой вариант закачки необлегченного раствора в обсадную колонну, при котором режим течения всех жидкостей в нижнем участке заколонного пространства будет турбулентным, что может способствовать лучшему вытеснению промывочной жидкости из этого участка.
    

^{Примем скорость течения в нижнем участке w}к^{=2,1 м/с, скорость в верхнем участке 1,45 м/с,} в колонне 2,59 м/с.

Необходимое противодавление в кольцевом пространстве у устья в момент окончания закачки необлегченного раствора в колонну будет рассчитываться:

^Рук

о  [

600^h1

• 
  _ву
  

(z_c

• 
  h₁
  

)  h

• 
  ^вус
  

^hну

• 
  _пж
  

(z_c

• 
  h₂
  
• 
  h_ну
  

)]g

ву

2
i аh

0,0192

а(z h2,59²

0.0264

а h w

iаL

_[цн 1 с 1_

вус c 1) _

вус 2 k _

цн с н _]

0.89d₀

2d₀

2(d_c1 d_н)

0,7(d_вн d_н )

Для поддержания в нижнем интервале кольцевого пространства скорости 2,1 м/с подача цементировочных насосов должна быть не менее 50,8 л/с. Поскольку при закачке необлегченного раствора давление в цементировочной головке будет лишь немного выше атмосферного, можно использовать поршневые насосы с втулками диаметром 115 мм трех цементировочных агрегатов, необходимую подачу они обеспечат при включении пятой передачи.

Продолжительность закачки необлегченного раствора в колонну

Tзак=17,2/50,8*10^-3

За это время две смесительные машины с суммарной производительностью 24 л/с успеют приготовить раствора

V^*=24*10^-3*Тзак

12. 
    Определим давления в цементировочной головке в разные моменты вытеснения тампонажных растворов в заколонное пространство при скорости течения в верхнем участке 2,1 м/с.
    

ву
В момент завершения вытеснения из колонны облегченного раствора давление в цементировочной головке будет равно

^Pцг

 [

2580 

вус^lб

• 
  _пж
  

(z_c

 2580 l_б

) 

600^h1

• 
  _пж
  

(z_c

• 
  h₁
  

)]g

ву
0.0241 а(z L

с c н

)3.04²

_ 0,0245*_ву

а_с(2580 z_c

• 
  L_н
  

)2,1²

_ 0,0277_пжа_с(z_c

 2580)2.1²

2(d_c1 d_н)

2(d_вн d_н)

2(d_вн

• 
  d_н)
  

_ [0.020_пж(z_c 750) 0.0176₆₀₀750]а_с3,74²

2d₀

Контрольные вопросы

1. 
   Управление проектными рисками. Виды проектных рисков.
   
2. 
   Фазы и этапы жизненного цикла проекта.