Проектирование технологического регламента на промывочные растворы для бурения скважины глубиной 3800 м на месторождении «Тамарлы»

Филиал Национального  Исследовательского Университета нефти  и газа

 имени И.  М. Губкина  в городе Ташкенте

______________________________________________________________

Кафедра “ Бурение нефтяных и газовых скважин ” 

 

 

 

Учебная научно-исследовательская  работа студента

(УНИРС) 

 
по дисциплине «Заканчивание скважин»

 
на тему

«РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ  КОЛОНН». 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. РБ-07-02

Назарбаев Дауранбек Орқнбаевич                           Дата:                Подпись: 

 

 

Проверил:

д.т.н., профессор 

Зозуля В. П.                                                               Дата:                Подпись:

 

 

 

Ташкент – 2011

 

Содержание

 

1. Расчет цементирования удлиненного направления ……………….…….............3
2. Расчет цементирования кондуктора………….……………………………...........4
3. Расчет цементирования промежуточной колонны ……………………..……......7
4. Расчет цементирования эксплуатационной колонны……………………………9
5. Схемы размещении………………………………………………………………15

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ  ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ УДЛИНЕННОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Исходные данные:

1. Длина кондуктора  .

2. Диаметр удлиненного  направления  по ГОСТу 632-80.

3. Диаметр долота  .

4. Высота цементного  стакана .

5. Плотность цементного  раствора  .

6. Водоцементное  отношение  .

Определяем объем  цементного раствора

.

Определяется объем буферной жидкости

Определяем количество сухого цемента

.

Определяем количество воды

.

Определяем количество продавочной жидкости

.

Для цементирования применяется ЦА – 320 – 1 комплект и УС – 6 – 30 – 1комплект.

Определяется  давление на цементировочной головке  в конце цементирования обсадной колонны

Определяется  время цементирования удлиненной направлении из условия работы одного ЦА – 320

где время, затраченное для промывки нагнетательной линии ЦА – 320 и отвинчивания стопоров на цементировочной головке.

Определяется  количество ЦА – 320 по времени схватывания цементного раствора

Определяется  количество цементировочных агрегатов  по скорости восходящего потока

где скорость восходящего потока, .

Принимается количество ЦА – 320 – 5 комплектов.

РАСЧЕТ  ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ КОНДУКТОРА

Исходные данные:

1. Глубина спуска кондуктора

2. Диаметр кондуктора  по ГОСТу 632-80. 

3. Диаметр долота  .

4. Высота цементного  стакана  .

5. Плотность цементного  раствора  .

6. Водоцементное  отношение  .

7.Коеффиценнт кавернозности  К=1,3

8.Толшина стенки  =9,5 мм

Определяется  объем буферной жидкости

 

Определяется  объем цементного раствора

.

Определяется  количество сухого цемента

.

Определяется  количество воды

.

Определяется  количество продавочной жидкости

.

Для цементирования направления принимается АНЦ  – 320 – 1 комплект и УС – 6 – 30 – 1 комплект.

Определяется  давление на цементировочной головке  в конце цементирования обсадной колонны

 

Определяется  время цементирования эксплуатационной колонны из условия работы одного ЦА – 320

где время, затраченное для промывки нагнетательной линии АНЦ – 320 и отвинчивания стопоров на цементировочной головке.

Определяется  количество ЦА – 320 по времени схватывания цементного раствора

Определяется  количество цементировочных агрегатов  по скорости восходящего потока

где скорость восходящего потока, .

Принимается количество ЦА – 320 – 5 комплектов.

 

РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ КОЛОННЫ.

Исходные данные:

1. Длина  .

2. Диаметр колонна по ГОСТу 632-80.

3. Диаметр долота  .

4. Высота цементного  стакана  .

5. Плотность цементного  раствора  .

6. Водоцементное  отношение  .

Определяется  объем буферной жидкости

Определяется  объем цементного раствора

.

Определяется  количество сухого цемента

.

Определяется  количество воды

.

Определяется  количество продавочной жидкости

.

Для цементирования направления принимается ЦА – 320 – 1 комплект и УС – 6 – 30 – 1 комплект.

Определяется  давление на цементировочной головке  в конце цементирования обсадной колонны

 

Определяется  время цементирования эксплуатационной колонны из условия работы одного ЦА – 320

где время, затраченное для промывки нагнетательной линии АНЦ – 320 и отвинчивания стопоров на цементировочной головке.

Определяется  количество ЦА – 320 по времени схватывания  цементного раствора

Определяется  количество цементировочных агрегатов  по скорости восходящего потока

где скорость восходящего потока, .

Принимается количество ЦА – 320 – 5 комплектов.

РАСЧЕТ  ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ.

Исходные данные:

1. Длина  .

2. Диаметр колонны по ГОСТу 632-80.

3. Диаметр долота  .

4. Высота цементного  стакана  .

5. Плотность цементного  раствора  .

6. Водоцементное  отношение  .

Определяем объем продавочной жидкости на первой ступени цементирования:

 

Определяем количество сухого цемента:

 

Определяем объем буферной жидкости:

 

Определяем потребное  количество воды для затворения раствора:

 

Определяем количество продавочной жидкости:

 

 

Количество реагентов:

Реагенты	3800-2100	2100-1600	1600-0
Хлорид Са	-	-	-
Сульфацелл, Ц2	0,3	0,4	-
Пластификатор	0,3	0,2	-
НТФ	0,1	0,06	0,06
Пеногаситель	0,03	0,03	-
Хлорид Na	0.03	0.03	-

 

 

 

 

 

 

Оптимизация гидравлической программы цементирования – важнейшее  условие качественного проведения работ. Гидравлический расчет цементирования обсадных колонн проводят для определения  необходимой суммарной подачи цементировочных  агрегатов Q из условия обеспечения максимально возможной скорости восходящего потока бурового и тампонажного раствора в затрубном пространстве V, допустимого давления на цементировочной головке p_г и забое скважины p_з (в нитервале пласта с наименьшим градиентом гидроразрыва), а также выбора цементировочного оборудования и определения продолжительности цементирования t_ц.

Проведем гидравлический расчет цементирования для 1 (2100 - 3800) ступени  цементирования:

Максимальное ожидаемое  давление на цементировочной головке  вычислим по формуле

 

где p_г.с. – максимальная ожидаемая разность гидростатических давлений в трубах и затрубном пространстве в конце процесса цементирования, МПа.

p₁ – гидравлические сопротивления в трубах и затрубном пространстве при принятом значении V, МПа

Разность гидростатических давлений определяем по формуле:

_{, где}

L¹ – глубина скважины по вертикали, м

H¹ – высота подъема тампонажного раствора от башмака колонны по вертикали, м

h¹ – высота цементного стакана в колонне по вертикали, м

ρ_т.р. и ρ_пр– соответственно плотность тампонажного раствора и продавочной жидкости соответственно.

 

 

Учитывая величины p_г.с и p₁

 

Производительность при  закачке цементного раствора

Q = 48.8 л/с

Максимальное ожидаемое  давление на забое скважины

 

Где,

 

Тогда,

 

По вычисленным p_г и p_з проверяем граничные условия прочности оборудования и предупреждения гидроразрыва или поглощения.

 

 

 

 

Приведенный выше расчет показал, что выбранная гидравлическая программа  промывки соответствует требованиям, применяемым к цементированию скважины.

Рассчитаем количество цементировочных  агрегатов

, где 

Q – требуемый расход цементной смеси

q – производительность одного ЦА

 

Требуемое количество цементосмесительных  машин определим по формуле

 

G – масса сухого цемента, необходимая для приготовления раствора

G₀ – вместимость бункера смесителя

 

Продавливание тампонажного раствора обычно начинают на максимальной скорости работы ЦА. По мере роста высоты подъема тампонажного раствора за колонной давление на цементировочной головке возрастает, что вынуждает снижать скорость продавливания. Вследствии этого в глубоких скважинах продавливание заканчивают, как правило, на 2 или 1 скорости работы ЦА.

Рассчитаем время цементирования

 

t_зат – затраты времени на приготовление и закачивание тампонажного раствора, мин.

t_пр - затраты времени на продавливание тампонажного раствора, включая время на получение давления «стоп», мин

t_заг – время загуствения тампонажного раствора, определяемое на консистометре, мин.

 

 

 

2 ступень

Определяем объем продавочной жидкости на второй ступени цементирования:

 

 

Определяем количество сухого цемента:

 

 

Объем буферной жидкости:

Примем равным 7,6 м³

 

Определяем потребное  количество воды для затворения раствора:

 

Расчет произведен с учетом того, что плотность жидкости затворения составляет 1070 кг/м³

Количество реагентов:  

 

 

 

 

 

 

Проведем гидравлический расчет цементирования для 2 ступени  цементирования (0 – 2100 м.):

Т.к. при закачке раствора отсутствует опасность гидроразрыва пластов, принебрегаем гидравлическим расчетом.

Производительность при  закачке цементного раствора

Q = 36,6 л/с

Рассчитаем колличество цементировочных агрегатов

 

Требуемое количество цементосмесительных  машин определим по формуле

 

Продавливание тампонажного раствора обычно начинают на максимальной скорости работы ЦА. По мере роста высоты подъема тампонажного раствора за колонной давление на цементировочной головке возрастает, что вынуждает снижать скорость продавливания. Вследствие этого в глубоких скважинах продавливание заканчивают, как правило, на 2 или 1 скорости работы ЦА.

Рассчитаем время цементирования

 

 

 

 

Схемы размещения и обвязки оборудования при цементировании

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

   Расчет цементирования обсадных колонн позволяет решать задачи по проверке расчета по тампонированию обсадных колонн в соответствии с методикой правильности подбора бурильных труб и УБТ в их сочетании для данной нагрузки, расчет бурильной колонны на прочность от статических нагрузок, рассчитывать обоснованный расход материала и соответствие заявленной цены реальной цене скважины. В данной учебно – исследовательской работе были освоены методы расчета цементирования обсадных колонн скважины .