Практическая работа № 1 «РАСЧЕТЫ ПРИ ПРОВЕРКЕ СКВАЖИНЫ НА ПРИЕМИСТОСТЬ». Практическая работа 1 Расчеты при проверке скважины на приемистость
Скачать 216.92 Kb.
|
Практическая работа по дисциплине «Ремонтно-изоляционные работы в скважине» Вариант - 3 Практическая работа № 1 «Расчеты при проверке скважины на приемистость» Задача №1: Определить объем вытесняющей жидкости, объем жидкости, отдаваемой пластов, используя номограмму для определения утечки жидкости из колонны. Таблица 1 – Исходные данные для расчета
Открывают выкидную линию на затрубном пространстве и замеряют объем вытекающей жидкости (Vж). По номограмме (рисунок 1) определяют Vу – объем вытекающей жидкости, обусловленный упругими деформациями обсадной колонны и заполняющей ее промывочной жидкости, находящейся под давлением Р. Количество жидкости, отдаваемое пластом: Vжп = Vж - Vу. где Vжп – объем жидкости, отдаваемый пластом. Vж – объем вытекающей жидкости. Vу – объем вытекающей жидкости, обусловленный упругими деформациями обсадной колонны и заполняющей ее промывочной жидкости, находящейся под давлением Р. Ответ: Vжп = 9,8 м3, Vж = 18 м3. Практическая работа № 2 «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. Для определения объема 73,0 мм колонны заливочных труб на шкале I находим точку с отметкой 73. Приложив к ней линейку и вращая ее в плоскости чертежа, находим на шкале III точку с отметкой 350 м. По прямой, соединяющей точки, расположенные на шкалах I и III, в точке пересечения со шкалой II, определяем объем (V) колонны труб диаметром 73 мм, который равен 1,05 м3. Аналогичным образом определяем объем (V) труб диаметром 60 мм и длиной 500 м; в данном случае он равен 1 м3. Для труб диаметром 48 мм и длиной 700 м, V= 0,9 м3. Таким образом, общий объем комбинированной колонны заливочных труб длиной 1550 м равен: V = 1,05 + 1 + 0,9 = 2,95 м3 Ответ: V=2,95 м3. Задача №2: Определить высоту подъема 1 м3 тампонажного раствора в затрубном пространстве. Исходные данные для расчета представлены в таблице 2. Таблица 2 – Исходные данные для расчета
Решение На шкале I находим точку с отметкой 114 мм, расположенной на прямой А. Проводим прямую линию через точку (168 мм) на прямой I и точку (114 мм) на прямой А до пересечения со шкалой II; находим высоту подъема 1 м3 тампонажного раствора в затрубном пространстве. В этом случае высота подъема тампонажного раствора составит 140 м. Также можно определить высоту (прямая Б) подъема тампонажного раствора в затрубном пространстве, приготовленного из 1 т цемента или смеси. Ответ: высота подъема тампонажного раствора составит 140 м. Практическая работа № 3 «Основы расчета колонн заливочных труб» Задача №1: Определить наибольшую глубину спуска трехступенчатой колонны заливочных труб, составленной из НКТ диаметрами 73, 89 и 114 мм, изготовленных из стали марки Е.Данные по страгивающим нагрузкам и вес 1п/м труб представлены в таблице 3. Таблица 3 – Данные по страгивающим нагрузкам и вес 1п/м труб
Решение: Предельно допустимую длинуL, м, трехразмерной колонны НКТ с учетом растяжения от собственного веса определяют по выражению: L = l1+ l2 + l3, где : l1,l2, l3‒ длины нижней, средней и верхней секции, м. , где : Qстр‒ страгивающая нагрузка на резьбовые соединения труб, кН; K ‒ коэффициент запаса прочности (равен 1,5); q1,q2, q3‒ вес 1 п.м. труб диаметром 73; 89 и 114 мм, Н. L = 3002 + 1068 + 618 = 4688 м. Ответ: наибольшая глубина спуска трехступенчатой колонны заливочных труб L = 4688 м. Практическая работа № 4 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ УСТАНОВКИ КОНЦА ЗАЛИВОЧНЫХ ТРУБ ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЧЕРЕЗ ИНТЕРВАЛ ПЕРФОРАЦИИ» Задача №1: Определить глубину установки конца заливочных труб при цементировании скважин под давлением через отверстия фильтра, расположенные на глубине H1-H2 м, если скважина заполнена буровым раствором плотностью . Исходные данные для расчетов представлены в таблице 4. Таблица 4 – Исходные данные для расчета
Решение: Глубина установки конца заливочных труб определяется по формуле: , где : H2– расстояние от устья скважины до верхних отверстий фильтра, м; l1=H1 - H2 – интервал отверстий фильтра; цр – плотность цементного раствора, кг/м3; ж – плотность жидкости, находящейся в скважине, кг/м3. Ответ: H3 = 1709 м. Практическая работа № 5 «Основы расчета цементирования скважин под давлением» Задача: Произвести расчет цементирования скважины под давлением при следующих исходных данных: - Нскв = 2450 м; - dэ.к. = 168 мм; - Qприем = 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 tср=+10 С Решение: 1) tзаб= tср + (0,010,025) Н, С 2) Допустимое время цементирования: Тдоп = 0,75 Тзатв, мин. Тзатв ‒ время начала затвердевания тампонажного (цементного) раствора. Принять равным 105 мин. tзаб = 10 + 0,01*2400 = 10 + 9,6 = 19,6 С Тдоп = 0,75*105=78,75 мин. 3) Объем колонны заливочных труб: , где : dВ1 и dВ2 – соответственно внутренний диаметр НКТ 73 мм (толщина стенки 5,5 мм) и 89 мм (толщина стенки 6,5 мм), м; h1 иh2 – соответственно длина секции колонны заливочных труб диаметром 73 мм и 89 мм; – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости, = 1,01–1,10. 4) Определим время, необходимое для полного заполнения колонны заливочных труб при работе одним агрегатом ЦА-320М на V скорости при диаметре втулок 115 мм: qv = 16,1 (подача насоса ЦА-320М на V скорости). 5) Время вымыва излишнего тампонажного раствора при обратной промывке при работе одним агрегатом ЦА-320М на IV скорости: qIV = 10,7 (подача насоса ЦА-320М на IV скорости). 6) Время на затворение и продавку тампонажного раствора в пласт: Т = Тдоп.вр.цем. – (Тзап + Тв +То), мин где : То– время на подготовительные и заключительные работы при затворении цемента (5 – 10 мин). Т =78,75 – (9,2 + 13,8 +10) = 45,75 мин Vтам.р-ра = Qприем Тдоп.вр.цем Однако раствор, исходя из приемистости, закачивают в несколько приемов. Vтам.р-ра = 0,3 78,75 = 23,6 м3 7) Определим плотность тампонажного раствора по формуле: , кг/м3 где : m– жидкостно-цементное соотношение m= 0,4 – 0,5 ц,ж– соответственно плотность тампонажного цемента и жидкости затворения ц и ж принять равными 3150 кг/м3 и 1000 кг/м3. Практическая работа № 6 «Основы расчета установки пакеров и якорей» Задача 1. Произвести расчет возможного давления при установке пакера (рисунок 5) в скважине глубиной до верхних отверстий интервала перфорации Н1=3000 м, спускаемого на НКТ диаметром 89 мм при следующих условиях: - dэк = 146 мм; - толщ.ст.тр.= 10 мм; - Рпл = 20,0 МПа; - высота столба над пакером Н2=2000 м. Максимально возможное давление Р, при котором пакер будет находиться в равновесии, определяется по формуле: Рисунок 5 – Схема для расчета давления при установке пакера где: G – вес НКТ, Н (принять равным 410100); Н1 – глубина до кровли перфорированного пласта, м; Н2 – глубина спуска пакера, м; 1 и 2 – плотность жидкости в трубах и затрубье (1000 кг/м3); Dв= 126 мм (внутренний диаметр эксплуатационной колонны); dн = 89 мм (НКТ); dв = 76 мм (НКТ). Ответ:P=32,36 Мпа Задача 2: Цементирование с применение пакеров. Цементирование с пакерами применяется при изоляции пластовых вод. Определить глубину установки извлекаемого пакера, спускаемого на НКТ d=73 мм при проведении РИР заливкой под давлением через отверстия фильтра, расположенных на глубине 2342-2350 м, если скважина заполнена водой. Решение: Перед проведением работ скважина обследуется и промывается. Затем спускают колонну заливочных труб с пакером, которой устанавливают и уплотняют на глубине, определяемой по формуле: , м где Н – расстояние от устья, до верхних отверстий фильтра; hц – высота цементного стакана, оставленного в колонне (15 м). цр и ж принять равными 1860 кг/м3 и 1030 кг/м3. Объем жидкости, Vпр.ж, необходимый для продавки цементного раствора, определяется по формуле: , где: – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (1,01 – 1,10); hр.т. – высота цементного раствора в трубах в момент окончания продавки, м (hр.т.=10 м); fтр – площадь поперечного сечения канала заливочных труб, м2 (fтр=0,003019 м2). Ответ: L = 2314 м, Vпр.ж = 7,3м3 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 Dэк=168 мм; - средняя толщина ()стенки =9 мм; - глубина отверстий перфорации 1420 – 1426 м; - диаметр НКТ dНКТ=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: 1. Плотность тампонажного раствора определяем по формуле: кг/м3 гдеm– жидкостно-цементное соотношение m= 0,4-0,5. ц,жз– соответственно плотность тампонажного цемента и жидкости затворения ц и жз принять равными 3150 кг/м3 и 870 кг/м3. кг/м3 2. Количество дизельного топлива для затворения 4000 кг цемента определим по формуле: м3 где: К2 – коэффициент потерь при затворении (=1,05). м3 3. Объем нефтецементного раствора, приготовленного из 4000 кг цемента и 2400 кг дизельного топлива, составит: м3 м3 4. Объем нижней буферной пробки выбираем таким, чтобы после окончания прокачки ее внутри заливочных труб она заполнила бы затрубное пространство высотой 30 – 50 м. Этот объем определяется по формуле: м3 где DB – внутренний диаметр эксплуатационной колонны; dт – наружный диаметр НКТ, м; hн.п.– высота подъема нижней буферной пробки в затрубном пространстве, м (принимается равной 30-50 м). м3 5. Глубина установки конца заливочных труб определяется по формуле: м где: Н2 – расстояние от устья скважины до верхних отверстий интервала перфорации, м; l1 – интервал отверстий перфорации, м. ж. – плотность жидкости, находящейся в скважине, кг/м3 (1000 кг/м3). м 6. Объем продавочной жидкости находим по формуле: , м3 где: – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (=0,01-0,10); dВ – внутренний диаметр НКТ, м; Н – длина НКТ, м. м3 7. Минимальный объем верхней буферной пробки, необходимый для предотвращения смешивания продавочной жидкости с нефтецементным раствором: , м3 где: Vc – суммарный объем закачиваемых в скважину нефтецементного и продавочного растворов Vc = Vц.р. +Vпр; dВ – внутренний диаметр заливочных труб, м; Н – глубина установки конца заливочных труб, м. Vc = 5,7 + 0,32=6,02 м3 м3 Ответ: т.р.=1681 кг/м3, Vж =2,4 м3, Vц.р. =5,7 м3, Vн.п. =0,57 м3, Н3=1401 м, Vп.р. =0,32 м3, Vв.п. =0,13 м3. Практическая работа № 8 «Определение нагрузок, действующих на колонну при цементировании (основы расчета)» Задача: Определить осевое растягивающее усилие эксплуатационной колонны диаметром 146 мм с толщиной стенки 7 мм, если внутреннее давление при затвердении цементного раствора увеличилось на 4,5 МПа. Решения: Для эксплуатационной колонны, жестко закрепленной на устье скважины, осевое растягивающее усилие определяем по формуле: Рр =0,47Pd2, Н где: Р – увеличение внутреннего давления при ОЗЦ, Н; d – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, см. Рр = 0,47 4,5 103 0,1322 = 36851 Н = 36,8 кН Устранить дополнительное осевое усилие на колонну можно путем ее подвески во время цементирования и ОЗЦ, а также с помощью регулировочного клапана в цементировочной головке. Ответ: Рр =36,8 кН Практическая работа № 9 «ограничение поступления песка в скважину» Задача: Определить размер частиц песка, которые могут быть вынесены из пласта без нарушения устойчивости его скелета, и критическую скорость выноса. Исходные данные: - внутренний диаметр скважины Dв=150 мм (внешний 168 мм); - Кп пласта, m=0,32 (пористость); - Кф = 0,0045 см/с (скорость фильтрации); - кинематическая вязкость нефти н=0,24 см2/с (площадная скорость); - плотность нефти н=0,9 г/см3. Фракционный состав песка: - d > 0,25 мм – 35 %; - d > 0,25 – 0,10 мм – 38 %; - d > 0,10 – 0,01 мм – 23 %; - d< 0,01 мм – 4 %. Решения: Размер частиц песка, которые могут быть вынесены из пласта без нарушения целостности скелета: где Dо– диаметр шарообразной частицы, которая может свободно пройти через сечение порового канала породы, см; Кф – коэффициент фильтрации равен (скорость фильтрации); н – кинематическая вязкость нефти; m – коэффициент пористости; g– ускорение свободного падения, g=9,81 см/с2. ⸱10-2 см = 0,1 мм Теперь определяем критическую скорость их выноса: где Vкр – критическая скорость потока, см/с; d – диаметр выносимых частиц; а – эмпирический коэффициент для естественных пород а=0,1 – 1,7, в нашем случае а=0,6); =п/в – фактор вязкости (отношения абсолютных вязкостей нефти и воды при данной температуре). , где п – плотность частиц породы, кг/м3; в – плотность воды, кг/м3; – коэффициент трения; – угол между направлением силы тяжести вытесненных частиц и скоростью; Кф – коэффициент фильтрации. Допустим пласт горизонтальным, т.е. =90 и Ко=0,5; =п/в = 21,6. Ответ: Vкр= 2м/сут Задача 2. По условиям задачи 1 определить допустимый отбор жидкости из пласта(Qкр), если hвскр=20 м. Решения: Критический дебит (допустимый отбор жидкости из пласта в скважину) определяется по формуле: Qкр= DhmVкр, где Qкр ‒ критический дебит скважины, м3/сут; D‒ внутренний диаметр скважины (D =0,15 м); h ‒ толщина вскрытой части пласта (h =20 м); m ‒ пористость пород пласта (m =0,32); Vкр, ‒ критическая скорость фильтрации потока (Vкр, =2 м/сут). Qкр= 3,14 0,15 20 0,32 2 = 5,03 м3/сут. Ответ: Vкр= 2м/сут |