Введение Нефтяная промышленность является одной из важнейших в экономике России

• Название: Введение Нефтяная промышленность является одной из важнейших в экономике России
• Дата: 05.04.2023
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: Kursovaya-rabota-26-05-21.docx
• Тип: Документы; #1040558
• страница: 4 из 8

2.2.7 Технологическая оснастка обсадных колонн

Элементы оснастки обсадных колонн представляют комплекс устройств, применяемый для успешного спуска обсадных колонн и качественного цементирования скважин, надежного разобщения пластов и нормальной последующей эксплуатации скважин.

Башмак с направляющей насадкой предназначен для оборудования нижней части обсадной колонны с целью повышения ее проходимости по стволу скважины и предупреждения повреждения нижней трубы при посадках. Башмаки присоединяют к нижней части обсадной колонны на резьбе или сварке

Обратный клапан предназначен для предотвращения перетока бурового или тампонажного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну в процессе крепления скважины. Его монтируют в башмаке обсадной колонны или на 10-20 м выше него. Обратные клапаны изготовляют корпусными и бескорпусными. По виду запорного элемента они делятся на тарельчатые, шаровые и имеющие шарнирную заслонку.

Головка цементировочная универсальная предназначена для обвязки устья при цементировании нефтяных и газовых скважин в одну и более ступеней с одновременным расхаживанием обсадных колонн, а также в случаях манжетного цементирования.

Центраторы применяют для центрирования обсадной колонны в стволе скважины с целью равномерного заполнения кольцевого пространства тампонажным раствором/и качественного разобщения пластов. Кроме того, они облегчают процесс спуска обсадной колонны, уменьшая силу трения между обсадными трубами и стенками скважины, увеличивают степень вытеснения бурового раствора тампонажным вследствие образования локальных завихрений восходящего потока раствора в зонах центраторов, а также облегчают работу по подвеске хвостовиков и стыковке секций обсадных колонн в результате центрирования их верхних концов.

Скребки используют для разрушения корки бурового раствора на стенках скважины при спуске обсадной колонны в процессе ее цементирования для образования прочного цементного кольца за обсадной колонной. Проволочные скребки корончатого типа комплектуют упорным кольцом «стоп» с витым клином и устанавливают на обсадной колонне рядом с центратором, выше и ниже каждого из них.

Турбулизаторы предназначены для завихрения восходящего потока тампонажного раствора в затрубном пространстве при цементировании скважины. Их устанавливают на обсадной колонне в зонах расширения ствола скважины на расстоянии не более 3 м друг от друга. Лопасти турбулизаторов могут быть металлическими или резиновыми (резина покрывается двумя слоями кордной хлопчатобумажной ткани). Угол наклона лопастей турбулизатора типа ЦТ к его вертикальной оси 30; допустимая осевая нагрузка на корпус 1,18 тс.

Муфты ступенчатого цементирования применяют для крепления скважин в тех случаях, когда возникает необходимость подъема тампонажного раствора на большую высоту (до 3000 м и более). При оснащении обсадных колонн указанными муфтами становится возможным цементирование скважин в две ступени как с разрывом во времени между ступенями, так и без него. В стволе скважин их рекомендуется устанавливать в интервалах устойчивых непроницаемых пород и на участках, где отсутствуют уширения, каверны или желобообразования, а в наклонно направленных скважинах -также в вертикальной части ствола.

Разъединители хвостовиков и секций обсадных колонн предназначены для безопасного спуска на бурильных трубах и для цементирования потайных колонн (хвостовиков) или секций обсадных колонн и последующего отсоединения от них бурильных труб. Разъединители делятся на резьбовые (левая резьба) и безрезьбовые, к которым относятся кулачковые, замковые и штифтовые разъединители. Разъединители оснащены внутренним пакерующим узлом для обеспечения циркуляции жидкости через башмак потайной колонны или секции обсадной колонны после отсоединения обсадных труб отбурильных в разъединителе и их цементирования. Наличие секционной разъединительной пробки в разъединителях позволяет в процессе цементирования потайных колонн и секций обсадных колонн разобщать тампонажныйраствор и продавочную жидкость.

Подвесные устройства применяют для подвешивания хвостовиков или секции обсадных колонн в стволе скважины с целью предотвращения их изгиба от действия собственного веса.

Разделительные цементировочные пробки используют для разобщения тампонажного раствора от бурового и продавочной жидкости при цементировании обсадных колонн, а также получения сигнала об окончании процесса продавливания тампонажного раствора. Они делятся на нижние и верхние. Нижнюю пробку вводят в обсадную колонну непосредственно перед закачкой тампонажного раствора для предотвращения его смешивания с буровым раствором. Верхнюю пробку вводят в обсадную колонну после закачки тампонажного раствора и перед закачкой продавочной жидкости.

При цементировании потайных колонн и секций обсадных колонн используют верхние двухсекционные пробки, состоящие из двух частей: нижней части, подвешиваемой на средних калиброванных штифтах в обсадной трубе, соединенной с бурильной колонной, и верхней части, продавливаемой по бурильным трубам.

2.2.8 Расчет цементирования эксплуатационной колонны

Исходные данные и обозначения:

Н = 3040 м - глубина скважины по вертикали, L = 3344 м – глубина по профилю;

Н_пк = 2370 м - глубина спуска предыдущей колонны.

h_пл = 19 м - мощность продуктивного пласта.

D_дол = 215,9 мм - диаметр долота.

D_к = 168 мм - диаметр обсадной колонн.

D_ср = 150,2 мм - средний внутренний диаметр обсадной колонны.

D_пк= 245 мм - диаметр предыдущей колонны.

D_пк= 229,1 мм - внутренний диаметр предыдущей колонны.

h_ст= 20 м - высота цементного стакана.

k_у= 1,3 - коэффициент уширения ствола скважины.

m₁ = 0,5 - водоцементное отношение для портландцемента.

m₂ = 0,74 - водоцементное отношение для облегченного цемента.

Н_цр = 3040 м - высота цементного раствора по вертикали, 3326 м – по профилю

ρ_сц1 = 3200 кг/м³ - плотность сухого цемента интервала 350-2447 = 2097 м

ρ_сц2 = 3200 кг/м³ - плотность сухого цемента интервала 2447-3344 = 897 м

ρ_цр1 = 1860 кг/ - плотность цементного раствора интервала 350-2447 = 2097 м;

ρ_цр2 = 1920 кг/ - плотность цементного раствора интервала 2447-3344 = 897 м;

ρ_цр._ср = 1890 кг/

ρ_бр = 1140 кг/ - плотность бурового раствора.

ρ_бж = 1020 кг/м³ - плотность буферной жидкости.

Р_пл = 28 МПа - пластовое давление.

Δ = 0,002 м - толщина глинистой корки.

γ_н = 1309 кг/м³ - насыпная объемная масса портландцемента .

γ_н1 = 699,7 кг/м³ - насыпная объемная масса облегченного цемента ПТЦ I-G-CC-1.

Соs α = 0,7880
Минимальный объем буферной жидкости для обеспечения качества цементирования:







h_бр

h

Н_пк

h_буф

Н₂

L







H_цр

Н₁







h_ст



Рисунок 2- Расчетная схема цементирования

Критический объём буферной жидкости из условия предупреждения ГНВП:



D_скв = К_у ∙ D_д , (41)
D_скв = 1,3 ∙ 215,9 = 280,67 мм.
, (42)

, (43)

Объём буферной жидкости принимаем из условия:
≤ ≤
Принимаем = 6 , то есть один мерный бак ЦА.

Высота столба буферной жидкости в затрубном пространстве:
, (44)

Высота столба бурового раствора в затрубном пространстве:
h_бур = 3344 - 3040 - 88 = 216 м.
Объём цементного раствора:

Цементирование в интервале 3326-2140 = 1186 м:
= 0,785(( - ) + ), (45)
= 0,785(( - )1186 + ∙ 20 = 47,4 м³
Цементирование в интервале 2440 - 1840 = 600 м:
= 0,785(( - ) + ( - ) ), (46)
= 0,785(( - ) 600 + ( - )350 = 30,4 м³

= + , (47)
= 47,4 + 30,4 = 77,8 м.
Масса тампонажного цемента:
, (48)
где М_цр - масса тампонажного цемента;

_цр - плотность цементного раствора, кг/м³;

m - водоцементное отношение.


= 61,7 + 40,8 = 102,5 т.
Объём воды для затворения цементного раствора:
= 1,1 ∙ m ∙ (49)
= 1,1 ∙ 0.5 ∙ 61,7 + 1,1 ∙ 0,74 ∙ 40,8 = 33,9 + 33,2 = 67,1
Объём продавочного раствора:
= 0,785 ∙ ( - ) ∙ , (50)

= 0,785 ∙ (3344 – 20)1,03 = 60.47
Принимаем скорость восходящего потока v = 1 м/с и определяем подачу насосов цементировочного агрегата:

Q = F_затр ∙ V, (51)
где F_затр - площадь затрубного пространства:


Объем цементного стакана:
V_ст= 0,785 ∙ ∙ h_ст, (53)
V_ст= 0,785 ∙ 0,150² ∙ 20 = 0,3532 м³

Q = 0,05959∙1 = 0,05959 м³/с = 59,59 м³/с.
Давление на цементировочной головке в момент окончания цементирования:
Р_к = Р_тр + Р_затр + Р_р, (54)
Давление, обусловленное разностью плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве:
Р_р = 10^-5 ∙ (Н_цр - h_ст)(ρ_цр - ρ_бр), (55)
Р_р = 10^-5 ∙ (2595 - 20)(1860 - 1140) = 18,54 МПа.
Давление, обусловленное гидравлическими сопротивлениями в трубах:


Давление, обусловленное гидравлическими сопротивлениями в затрубном пространстве:
(57)


Р_к = Р_тр + Р_затр + Р_р, (58)
Р_к = 3,85 + 0,6 + 18,54 = 22,99 МПа.
Давление, обусловленное гидравлическими сопротивлениями в трубах:
Для цементирования принимаем цементировочный агрегат ЦА-320М.

Диаметр втулок насоса 100 мм. Р_к > Р_{3 .}

Цементирование может быть начато на 4 скорости, при подаче .
Таблица 8 - Характеристика ЦА – 320М

скорость	Давление МПа			Подача дм3/с
	Диаметр втулок насоса
1	100	115	127		100	115	127
2	32	23	18,5		2,9	4	4,9
3	18	13,3	10,7		5,2	7	8,7
4	11,7	8,7	7		7,9	10,7	13,3

Число ЦА необходимое для продавки цементного раствора:


Принимаем n₁ = 9.

Необходимое число цементосмесительных машин СМН-20:
(60)

Принимаем m = 12.

Число ЦА для приготовления цементного раствора и закачки его в скважину:
n₂ = 2 ∙ m, (61)
n₂ = 2 ∙ 12 = 24.
Число ЦА для закачки буферной жидкости:
= , (62)
= = 1
Принимаем 1 ЦА.

Последние 2 % объёма продавочной жидкости будут закачиваться одним ЦА на 3 скорости при подаче q₃ = 5,2 дм³/с.

Цементный раствор и буферная жидкость будут закачиваться на 4 скорости при q₄ = 7,9 дм³/с.

Продолжительность цементирования:



Необходимое время загустевания цементного раствора:
(64)