Главная страница

Заканчивание скважин. Практические работа по дисциплине Заканчивание скважин вариант 1. Вариант задания (скважина вертикальная) 2


Скачать 291.83 Kb.
НазваниеВариант задания (скважина вертикальная) 2
АнкорЗаканчивание скважин
Дата26.12.2021
Размер291.83 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаПрактические работа по дисциплине Заканчивание скважин вариант 1.docx
ТипДокументы
#319014

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 5

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 17



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

гидроразрыва

Интервал залегания неустойчивых горных пород 0÷520 м

0

150

100

1,0

2,0

вода





150

320

270

2,1

4,0







320

500

430

4,3

8,5







500

910

750

8,2

13,5







910

1680

1500

17,4

28,2







1680

1800

1700

18,0

30,1







1800

2200

1980

22,0

37,6







2200

2750

2500

27,4

40,5

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:

Руст = Рпл Кр , (1.1)

где Кр– коэффициент резерва, принимаем равным 1,1 в интервале от 0 до 1200 м, равным 1,05 для интервалов от 1200 м и до проектной глубины скважины. [1]

Так для интервала 0÷200 м давление относительной устойчивости породы будет равно Руст = 1,0  1,1 = 1,1 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

150

1,1

150

320

2,3

320

500

5,16

500

910

9,84

910

1680

20,88

1680

1800

21,6

1800

2200

26,4

2200

2750

32,88



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 Рплz = МПа/м, (2.1)

grad Ргрz = МПа/м, (2.2)

grad Рустz = МПа/м. (2.3)

Определим градиенты для интервала 150÷320 м. Глубину определения возьмём 270 м, согласно таблице 1.1 (глубина замера пластового давления и давления гидроразрыва). Получим:

МПа/м,

МПа/м,

МПа/м.

Аналогично определяем для других глубин (таблица 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÷520 м

0

150

100

1,0

2,0

0,50

3,30

1,10

150

320

270

2,1

4,0

0,81

2,00

1,43

320

500

430

4,3

8,5

0,91

1,92

1,20

500

910

750

8,2

13,5

0,97

1,88

1,27

910

1680

1500

17,4

28,2

0,89

1,80

1,10

1680

1800

1700

18,0

30,1

0,91

1,80

1,10

1800

2200

1980

22,0

37,6

0,96

1,82

1,20

2200

2750

2500

27,4

40,5

1,00

1,97

1,21

П
о полученным данным строим совмещённый график градиентов давлений (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 – сСовмещённый график градиентов давлений



    1. Выбор количества обсадных колонн и глубины их спуска



По разрезу скважины несовместимых интервалов бурения нет.

Поэтому, выбирая конструкцию скважины, следует исходить из других условий, в данном случае предусматривается перекрытие направлением неустойчивых пород и всей толщи ММП (0÷520 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 (2800 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

520

до устья, 0÷520

кондуктор

245

295,3

1550

до устья 0÷1550

эксплуатационная

168

215,9

3350

1400÷2800


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 Рви и наружных избыточных Рни, 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:

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


2750

0



2500
11000

18400

10000

11000

10100


Формулы для расчетов наружных избыточных давлений представим в виде таблицы 3.2.
Таблица 3.2 – Формулы для расчетов Рни, 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 Рниz 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 (n1Рниl)



Подбираем трубы с Ркр>(n1Рниl), начиная с труб наименьшей группы прочности «Е», исполнения А и толщиной стенки трубы δ=8,94 мм, с Ркр=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 Ркр> n1·РниL1 (n1 = 1, РниL1 = 26,5 МПа), из которых составим 2-ю секцию. Определим значение Ркр для труб второй секции из условия двухосного напряжения, с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса первой секции длиной L1 = 100 м



где Qт – 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 Ркр=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 Ркр= 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 Ркр = 16,4 МПа. По соответствующему значению Ркр 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 Рст = 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.




Рисунок 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.


написать администратору сайта