Заканчивание скважины. Практические работа по дисциплине Заканчивание скважин. Вариант задания (скважина вертикальная) 2

• Название: Вариант задания (скважина вертикальная) 2
• Анкор: Заканчивание скважины
• Дата: 11.10.2022
• Размер: 294.89 Kb.
• Имя файла: Практические работа по дисциплине Заканчивание скважин.docx
• Тип: Документы; #727211

ОГЛАВЛЕНИЕ

Вариант задания (скважина вертикальная) 2

2

1 Расчёт пластового давления, давления гидроразрыва и давления устойчивости горных пород 3

2 Совмещенный график градиентов пластовых давлений, давлений гидроразрыва пластов, прочности и устойчивости пород 4

2.1 Расчёт градиентов пластовых давлений, давлений гидроразрыва пластов, прочности и устойчивости пород 4

2.2 Выбор количества обсадных колонн и глубины их спуска 6

2.3 Выбор высоты подъема тампонажного раствора за обсадными колоннами 6

2.4 Расчет диаметров обсадных колонн 6

3 Расчет эксплуатационной колонны на прочность 8

Список использованных источников 18

Вариант задания (скважина вертикальная)

Таблица 1.1 – Исходные данные

Глубина залегания пласта, (м)		Глубина замера, (м)		Давление, P(МПа)			Характер насыщения			Дебит (т/сут); (м3/сут)		Плотность флюида, (кг/м3)
кровля	подошва			плас-товое	гидро- разрыва
Интервал залегания неустойчивых горных пород 0÷430 м
0	310		200		2,0	3,6		вода	–			–
310	520		400		4,0	7,2		–	–			–
520	770		620		6,6	8,0		–	–			–
770	1000		900		16,2	18,0		–	–			–
1000	1850		1400		17,0	25,6		–	–			–
1850	2400		2100		21,0	34,4		–	–			–
2400	3000		2700		27,9	43,2		газ	40			0,7

1 Расчёт пластового давления, давления гидроразрыва и давления устойчивости горных пород

Пластовое давление и давление гидроразрыва даны в таблице 1.1. – «Исходные данные».

Давление относительной устойчивости породы:

Р_уст = Р_пл К_{р ,} (1.1)

где К_р– коэффициент резерва, принимаем равным 1,1 в интервале от 0 до 1000 м, равным 1,05 для интервалов от 1000 м и до проектной глубины скважины. [1]

Так для интервала 0÷310 м давление относительной устойчивости породы будет равно Р_уст = 2,0  1,1 = 2,2 МПа. Применяем формулу (1.1) для других интервалов.
Таблица 2.1 – Расчет давления относительной устойчивости породы.

Глубина залегания пласта, (м)		Рустz, МПа
кровля	подошва
0	310	2,2
310	520	4,4
520	770	7,26
770	1000	17,82
1000	1850	17,85
1850	2400	22,05
2400	3000	29,295

2 Совмещенный график градиентов пластовых давлений, давлений гидроразрыва пластов, прочности и устойчивости пород

2.1 Расчёт градиентов пластовых давлений, давлений гидроразрыва пластов, прочности и устойчивости пород

Для построения совмещённого графика необходимо вычислить указанные градиенты. Воспользуемся формулами

grad Рпл_z = МПа/м, (2.1)

grad Ргр_z = МПа/м, (2.2)

grad Руст_z = МПа/м. (2.3)

Данные расчета сведем в таблицу 2.1.

По полученным данным строим совмещённый график градиентов давлений (рисунок 2.1).
Таблица 2.1 – Расчет градиентов давления

Глубина залегания пласта, (м)		Глубина замера, (м)		Давление, P(МПа)			Градиенты давлений, МПа/м∙102
кровля	подошва			пластовое	гидро-разрыва		grad Рплz	grad Ргрz	grad Рустz
Интервал залегания неустойчивых горных пород 0÷430 м
0	310		200		2,0	3,6		0,01	0,018	0,011
310	520		400		4,0	7,2		0,01	0,018	0,011
520	770		620		6,6	8,0		0,011	0,013	0,012
770	1000		900		16,2	18,0		0,018	0,02	0,02
1000	1850		1400		17,0	25,6		0,012	0,018	0,013
1850	2400		2100		21,0	34,4		0,01	0,016	0,011
2400	3000		2700		27,9	43,2		0,01	0,016	0,011

Рисунок 2.1 – Совмещённый график градиентов давлений

2. Выбор количества обсадных колонн и глубины их спуска

Выбирая конструкцию скважины, следует исходить из следующих условий: в данном случае предусматривается перекрытие направлением неустойчивых пород и всей толщи ММП (0÷450 м), с расположением башмака в интервале устойчивых горных пород.

Глубина спуска кондуктора 1550 м – с целью оборудования устья ПВО для предотвращения выброса сеноманского газа.

Эксплуатационная колонна спускается до забоя (3050 м) с учетом технологического зумфа, с целью укрепления стенок скважины и размещением в ней технологического оборудования для эксплуатации скважины, разобщения пластов.

2.3 Выбор высоты подъема тампонажного раствора за обсадными колоннами

Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения секций обсадных колонн, а также башмаком предыдущей обсадной колонны, в нефтяных скважинах должна составлять соответственно не менее 150 м (уровни подъёма цементного раствора – 0 м и 1400 м соответственно).

2.4 Расчет диаметров обсадных колонн

Принимаемаем наружный диаметр эксплуатационной колонны в соответствии с дебитом



Определяем диаметр долота под эксплуатационную колонну



Выбираем табличное значение по ГОСТ 20692-75 (ближайшее большее)



Определяем внутренний диаметр кондуктора



Определяем наружный диаметр кондуктора



Выбираем табличное значение по ГОСТ 20692-75 (ближайшее большее)



Определяем диаметр долота под кондуктор



Выбираем табличное значение по ГОСТ 20692-75



Определяем внутренний диаметр направления



Определяем наружный диаметр направления



Выбираем табличное значение по ГОСТ 20692-75 (ближайшее большее)



Определяем диаметр долота под направление



Выбираем табличное значение по ГОСТ 20692-75



Результаты расчётов по пункту представим в виде таблицы 2.2.
Таблица 2.2 – Конструкция скважин.

Колонна (наименование)	Диаметр, мм		Глубина спуска колонны, м	Интервалы цементирования, м
	колонны	долота
1	2	3	4	5
направление	324	393,7	450	до устья, 0÷450
кондуктор	245	295,3	1550	до устья 0÷1550
эксплуатационная	168	215,9	3050	1400÷3050

3 Расчет эксплуатационной колонны на прочность

Целью расчета обсадных колонн на прочность является проектирование равнопрочной колонны по всему интервалу крепления.

Расчет производится по максимальным значениям избыточных наружных и внутренних давлений, осевых нагрузок, возникаемых при испытании на герметичность, опробовании по окончании цементирования и эксплуатации скважины.

Методика расчета обсадных колонн сводится к определению внутренних избыточных Р_ви и наружных избыточных Р_ни, а также растягивающих нагрузок.

Условия прочности колонны:

• 
  на смятие
  

• 
  на разрыв
  

• 
  на растяжение
  

На основании исходных и расчетных данных определяется схема расположения технических жидкостей (цементного камня) внутри и за колонной на различных стадиях строительства и эксплуатации скважины.

Определяем внутреннее и наружное избыточное давление на глубинах h (от устья до уровня цементного раствора, м), H (расстояние от устья до уровня жидкости в колонне, м), L (расстояние от устья до башмака, м) на момент окончания цементирования, испытания колонны на герметичность, окончания эксплуатации при освоении скважин (таблица 3.1, 3.2).

Составим таблицу, в которую внесем исходные данные по скважине.
Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета колонн

Основные обозначения величин	Обозначения	Величина
Расстояние от устья скважин, м: до башмака колонны до уровня цементного раствора до уровня жидкости в колонне до середины пласта Удельный вес, Н/м: бурового раствора за обсадной колонной цементного раствора за колонной жидкости в обсадной колонне гидростатического столба воды испытательной жидкости	L h Н S γр γцр γв γгс γж	3000 0 – 2750 11000 18400 10000 11000 10100

Формулы для расчетов наружных избыточных давлений представим в виде таблицы 3.2.
Таблица 3.2 – Формулы для расчетов Р_ни, для нефтяной скважины

Z	Окончание цементирования	Испытание на герметичность снижением уровня	Освоение снижением уровня	Окончание эксплуатации
0
h
Н	–
L=S

Построим эпюры избыточных наружных давлений, для глубин h, H, L=S, 0 откладываем в принятом масштабе значения Р_ниz и полученные точки последовательно соединяем между собой прямолинейными отрезками.

В таблице 8 представлены формулы и расчеты для определения внутренних избыточных давлений при испытании на герметичность в один прием без пакера, для нефтяной скважины.

По вычисленным данным из таблицы 8 построим эпюру внутренних избыточных давлений.

По максимальным значениям построим обобщенные эпюры наружных избыточных и внутренних избыточных давлений.
Таблица 3.3 – Формулы и расчеты внутренних избыточных давлений.

Z	Испытания на герметичность в один прием без пакера
0
h
L-S

Определим запас прочности n₁ на наружное избыточное давление для 1-й снизу секции колонны n₁ = 1,2. Затем вычислим произведение (n₁Рни_l)



Подбираем трубы с Р_кр>(n₁ Рни_l), начиная с труб наименьшей группы прочности «Е», исполнения А и толщиной стенки трубы δ=8,94 мм, с Р_кр=34,4 МПа.

Для выбранных труб определяем запас прочности на внутреннее избыточное давление n₂.



Принимаем длину первой секции пласта L₁=100 м.

Определяем растягивающую нагрузку первой секции



где L – длина секции, м;

g – теоретический вес 1 м колонны с учетом замковых соединений ГОСТ 632-80 [6, приложение 12]



По эпюре определяем наружное избыточное давление на верхнем конце первой секции.

Подбираем трубы с Р_кр> n₁·Р_ниL1 (n₁ = 1, Р_ниL1 = 26,5 МПа), из которых составим 2-ю секцию. Определим значение Р_кр для труб второй секции из условия двухосного напряжения, с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса первой секции длиной L₁ = 100 м



где Q_т – растягивающая нагрузка, при которой напряжение в теле трубы достигает предела текучести [6, приложение 3]



Предварительно выбираем трубы для второй секции. Подбираем трубы группы прочности «Е», исполнения А и толщиной стенки δ=8 мм, с Р_кр=27,3 МПа.

По полученному значению Р'_кр по эпюре уточняем глубину спуска второй секции и уточняем длину первой секции



где L – глубина скважины, L = 3450, м;

L'₁ – глубина спуска второй секции, L'₁= 3350 м



Определяем вес первой секции



Для определения длины секции необходимо выбрать трубы для третей секции с меньший по сравнению со второй секцией прочностью. Третья секция будет состоять из труб группы прочности «Д» 1688,0 с Р_кр= 19,7 МПа. И по эпюре найдем глубину L₂ которая будет равна 2000 м. Длина из условия одноосного нагружения



где L₂ – глубина, определенная по эпюре, соответствующая давлению 19,7 МПа



Определим вес второй секции



Определяем величину Р'_кр для труб третей секции для условия двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса 1-й и 2-й секции (Q'₁ + Q₂)



По полуученым значениям Р'_кр, по эпюре определяем уточненную глубину спуска третьей секциии длину l₂



Определим вес второй секции



Далее производим расчет на внутреннее избыточное давление, для верхней трубы второй секции



Запас прочности достаточен (при n₂ =1,15). Окончательно выбираем вес второй секции



Для определения длины третей секции выбираем трубы четвертой секции. Группа прочности четвертой секции «Д» с толщиной стенки 7,3 мм и Р_кр = 16,4 МПа. По соответствующему значению Р_кр и эпюре находим глубину L₃. Длина третей секции из условия одноосного нагружения равна



Определим вес секции Q₃



Определим величину Р'_кр для труб четвертой секции из условия двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса первой, второй, третий секций



Для полученного значения Р'_кр по эпюре определим уточненную глубину спуска четвертой секции L'₃ и длину



Определим вес третей секции Q'₃



Длину четвертой секции найдем из расчета на растяжение по формуле



где



Для труб четвертой секции Р_ст = 1353 кН



Найдем вес трех секций (окончательный)



Найдем глубину без трех нижних секций l''



Четвертая секция последняя так как длина четвертой секции l₄ превышает глубину которая нам требуется l''. Итак, l'' это длина четвертой секции. Найдем ее вес Q'₄



Найдем вес всей обсадной колонны (всех четырех секций)



Условие выполняется.

Р
исунок 3.1 – Эпюры избыточных наружных и внутренних давления

Список использованных источников

1. 
   В.П. Овчинников, В.Г. Кузнецов, О.В. Нагарев, Т.А. Ованесянц. Заканчивание скважин: Учебное пособие для вузов. – Тюмень: Экспрес , 2008. – 346 с.
   
2. 
   В.П. Овчинников, Н.А. Аксенова, А.А. Фролов, П.В. Овчинников Учебное пособие по выполнению курсового и дипломного проектов по дисциплине «Заканчивание скважин». – Тюмень: Вектор Бук, 2004. – 150 с.
   
3. 
   Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Серия 08. Выпуск 19. – М.: Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности, 2013. – 288 с.