Практическая работа № 1 «РАСЧЕТЫ ПРИ ПРОВЕРКЕ СКВАЖИНЫ НА ПРИЕМИСТОСТЬ». Практическая работа 1 Расчеты при проверке скважины на приемистость

• Название: Практическая работа 1 Расчеты при проверке скважины на приемистость
• Анкор: Практическая работа № 1 «РАСЧЕТЫ ПРИ ПРОВЕРКЕ СКВАЖИНЫ НА ПРИЕМИСТОСТЬ
• Дата: 25.03.2022
• Размер: 216.92 Kb.
• Имя файла: Prakticheskaya_rabota_Remontno-izolyatsionnye_raboty_v_skvazhine.docx
• Тип: Практическая работа; #416190

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

Номер варианта	3
Dн, мм	168
Ру, МПа	0,7

Открывают выкидную линию на затрубном пространстве и замеряют объем вытекающей жидкости (V_ж). По номограмме (рисунок 1) определяют V_у – объем вытекающей жидкости, обусловленный упругими деформациями обсадной колонны и заполняющей ее промывочной жидкости, находящейся под давлением Р.

Количество жидкости, отдаваемое пластом:
V_жп = V_ж - V_у.
где V_жп – объем жидкости, отдаваемый пластом.

V_ж – объем вытекающей жидкости.

V_у – объем вытекающей жидкости, обусловленный упругими деформациями обсадной колонны и заполняющей ее промывочной жидкости, находящейся под давлением Р.



Ответ: V_жп = 9,8 м³, V_ж = 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

Номер варианта	3
dнкт, мм	114
Dэкс, мм	168

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

dнкт, мм	73	89	114
Qстр	426000	645000	822000
q	94,6	136,7	190,9

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 : Q_стр‒ 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

Номер варианта	3
Интервал перфорации, м	1725-1736
ρц.м, кг/м3	1770
ρж, кг/м3	1230

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:

- Н_скв = 2450 м;

- d_э.к. = 168 мм;

- Q_прием = 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 t_ср=+10 С
Решение:

1) t_заб= t_ср + (0,010,025)  Н, С
2) Допустимое время цементирования:

Т_доп = 0,75  Т_затв, мин.

Т_затв ‒ время начала затвердевания тампонажного (цементного) раствора. Принять равным 105 мин.

t_заб = 10 + 0,01*2400 = 10 + 9,6 = 19,6 С

Т_доп = 0,75*105=78,75 мин.
3) Объем колонны заливочных труб:
,
где : d_В1 и d_В2 – 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:



q_v = 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:

q_IV = 10,7 (подача насоса ЦА-320М на IV скорости).


6) Время на затворение и продавку тампонажного раствора в пласт:
Т = Т_{доп.вр.цем.} – (Т_зап + Т_в +Т_о), мин

где : Т_о– время на подготовительные и заключительные работы при затворении цемента (5 – 10 мин).
Т =78,75 – (9,2 + 13,8 +10) = 45,75 мин
V_{там.р-ра} = Q_прием  Т_{доп.вр.цем}
Однако раствор, исходя из приемистости, закачивают в несколько приемов.
V_{там.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:

- d_эк = 146 мм;

- _{толщ.ст.тр.}= 10 мм;

- Р_пл = 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);

D_в= 126 мм (внутренний диаметр эксплуатационной колонны);

d_н = 89 мм (НКТ);

d_в = 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;

h_ц – высота цементного стакана, оставленного в колонне (15 м).

_цр и _ж принять равными 1860 кг/м³ и 1030 кг/м³.

Объем жидкости, V_пр.ж, необходимый для продавки цементного раствора, определяется по формуле:

,
где:  – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (1,01 – 1,10);

h_р.т. – высота цементного раствора в трубах в момент окончания продавки, м (h_р.т.=10 м);

f_тр – площадь поперечного сечения канала заливочных труб, м² (f_тр=0,003019 м²).




Ответ: L = 2314 м, V_пр.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 D_эк=168 мм;

- средняя толщина ()стенки =9 мм;

- глубина отверстий перфорации 1420 – 1426 м;

- диаметр НКТ d_НКТ=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 D_B – внутренний диаметр эксплуатационной колонны;

d_т – наружный диаметр НКТ, м;

h_н.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);

d_В – 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: V_c – суммарный объем закачиваемых в скважину нефтецементного и продавочного растворов V_c = V_ц.р. +V_пр;

d_В – внутренний диаметр заливочных труб, м;

Н – глубина установки конца заливочных труб, м.
V_c = 5,7 + 0,32=6,02 м³
м³

Ответ: _т.р.=1681 кг/м³, V_ж =2,4 м³, V_ц.р. =5,7 м³, V_н.п. =0,57 м³, Н₃=1401 м,

V_п.р. =0,32 м³, V_в.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:
Р_р =0,47Pd², Н
где: Р – увеличение внутреннего давления при ОЗЦ, Н;

d – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, см.
Р_р = 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: Р_р =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 D_в=150 мм (внешний 168 мм);

- К_п пласта, m=0,32 (пористость);

- К_ф = 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 D_о– диаметр шарообразной частицы, которая может свободно пройти через сечение порового канала породы, см;

К_ф – 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 V_кр – 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;

К_ф – коэффициент фильтрации.

Допустим пласт горизонтальным, т.е.  =90 и К_о=0,5; =_п/_в = 21,6.


Ответ: V_кр= 2м/сут


Задача 2. По условиям задачи 1 определить допустимый отбор жидкости из пласта(Q_кр), если h_вскр=20 м.
Решения: Критический дебит (допустимый отбор жидкости из пласта в скважину) определяется по формуле:

Q_кр= DhmV_кр,

где Q_кр ‒ 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);

V_кр, ‒ критическая скорость фильтрации потока (V_кр, =2 м/сут).
Q_кр= 3,14  0,15 20  0,32 2 = 5,03 м³/сут.
Ответ: V_кр= 2м/сут