По результатам  расчетов строится совмещенный график безразмерных давлений. 

Рис 1. График безразмерных давлений.

 

Как видно из рис. 1. интервалов, несовместимых по условиям бурения в разрезе скважины нет.

Построим график распределения давлений в скважине при полном замещении бурового раствора пластовым флюидом. Для построения воспользуемся значениями Р_ПОГЛ из  

                                                                          (4) 

где r_Н – плотность пластовой нефти, r_Н=790 кг/м³;

Р_ПЛ – пластовое давление, Р_ПЛ=25 МПа.

Подставим значения z в выражение (4), и получим две точки для построения графика: 

     

1. z=2535 м: ;
2. z=0 м: .

 

То есть при заполнении скважины пластовым флюидом она  будет до определенного уровня заполнена нефтью, найдем этот уровень подставив значение Р_НАС в выражение (4) получим: 

      (от забоя)                              (5) 

Скважина до глубины  L_Н=823,8 м заполнена нефтью, а выше свободным газом. Пересчитаем давление на устье по формуле: 

                                                                                             (6)

где Р_ПЛ - пластовое давление, в данном случае Р_ПЛ = Р_НАС=11,6 МПа;

s - эмпирический коэффициент.

Коэффициент s рассчитывается по формуле: 

                                                                                 (7) 

где - относительная плотность попутного газа по воздуху, ;

L – глубина скважины, в данном случае L=L_Н=823,8 м;

z – расчетная глубина, при пересчете на устье z=0 м. 

 

 

Рис.2. График распределения давлений в скважине при полном замещении бурового раствора пластовым флюидом. 

Согласно рис. 2 достаточно двух обсадных колонн, такая конструкция  обеспечит достаточную надежность и минимальную стоимость скважины.

Верхние неустойчивые отложения перекроем путем спуска кондуктора до глубины 750 м . При данной глубине спуска, обеспечивается экологическая  безопасность на случай нефтегазопроявлениия с 5 % запасом по давлению (k_КОНД). 

. 

Далее ствол обсаживается эксплуатационной колонной до глубины 2575 м (на 5 м ниже подошвы Мегионской свиты).

Как правило, заказчик (ТПП «Когалымнефтегаз») требует  обсаживать скважину эксплуатационной колонной с наружным диаметром 146 мм. Исходя из этого условия, рассчитаем диаметры долот для бурения скважины, а также диаметр кондуктора.

Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну рассчитывается по формуле: 

                                                                                 (8) 

где -диаметр муфт эксплуатационной колонны, =166 мм;

d-зазор между муфтой и стенкой скважины d=5-40 мм. 

 

Определим внутренний диаметр промежуточной колонны  (кондуктора)по формуле: 

                                                                                     (9) 

где d-зазор между долотом и стенкой кондуктора, d=3-5 мм.

. 

То есть, для крепления  верхних неустойчивых отложений (кондуктора) допускается применение труб диаметром 244,5 мм и толщиной стенки 8,9-10 мм.

Диаметр долота для  бурения под кондуктор рассчитывается по формуле аналогичной формуле (4) 

 

Определим глубину  спуска кондуктора по стволу (длину  кондуктора): 

      aa                                                          (10) 

где l₁, l₂, h₁, h₂ –длины по стволу и глубины по вертикали соответствующих участков профиля; a=16,84 -максимальный зенитный угол (на участке стабилизации)  

 l₁=90; l₂=147;h₁=90;h₂=144,7; 

h_конд- глубина спуска кондуктора по вертикали, h_конд=750 м. 

  

В кондукторе используем обсадные трубы с треугольной  резьбой 244,5´8,9-Д-ГОСТ-623-80. Практика показывает, что данные обсадные трубы выдерживают необходимые нагрузки.

Принимаем, что башмак эксплуатационной колонны будет  спущен на глубину, 2565 м (10 м до забоя скважины). Тогда длина эксплуатационной колонны будет  

 

3. РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ 

Расчёт  наружных давлений 

До затвердевания  цементного раствора: 

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:  

После затвердевания  цементного раствора: 

z=0:

z=2205 м:  

где r_ПОР - плотность поровой жидкости цементного камня; 

z=2575 м:  

Расчёт  внутренних давлений 

При ликвидации открытого  фонтанирования с закрытым устьем: 

z=0:

z=824 м:

z=2205 м:

z=2575 м:

При опрессовке (колонна  опрессовывается после получения  момента «стоп»): 

z=0: (нормативная величина)

z=2205 м:

z=2575 м:  

При продавке:  

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:  

Расчёт  наружных избыточных давлений 

Максимальные наружные избыточные давления возникают при  окончании продавки цементного раствора. 

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:  

 

Расчёт  внутренних избыточных давлений: 

Максимальные внутренние избыточные давления возникают при  опрессовке колонны после ОЗЦ, коэффициент облегчения k=0,25 [2, стр. 15]т.е. (1-k)=0,75. 

z=0:

z=2205 м:

z=2575 м:  

По результатам  расчетов строится совмещенный график внутренних и наружных избыточных давлений. 

Выбор типа труб 

Определим интенсивность  искривления a₀ по формуле 

                                                                                                         (11) 

где R₁–радиус искривления ствола скважины в интервале набора зенитного угла, R₁=500 м. 

 

 

Коэффициент запаса прочности на растяжение n₃=1,15 [2, стр. 50] т.к. планируется применение труб ОТТМ (требование заказчика).

Коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление n₂=1,15 [2, стр. 21]

Коэффициент запаса прочности на наружное избыточное давление n₁=1,1 для интервала продуктивного пласта, n₁=1 для остальных интервалов [2, стр. 20].

1

Рис. 3. Совмещенный  график внутренних и наружных избыточных давлений в эксплуатационной колонне

Р_НИ – наружные избыточные давления при окончании продавки цементного расвора;

Р_ВИ – внутренние избыточные давления при опрессовке эксплуатационной колонны. 

Так как максимальными  являются внутренние избыточные давления, то расчёт будем вести по ним. При  расчете предположим, что колонна  имеет одну секцию.

Расчёт на внутреннее давление:

Рассчитаем обсадную колонну, для расчета первой секции используем трубы ОТТМ 146´7,0-Д-ГОСТ 632-80.

[Р_ВИ]=22,4 МПа; [Q]=1156 кН; [Р_НИ]=31,8 МПа; [Q_СТР]=931 кН; q=0,243 кН 

С учётом коэффициента запаса прочности на внутреннее давление n₂, обсадная колонна должна выдерживать давление: 

 

трубы ОТТМ 146´7,0-Д имеют P_ВКР=22,4 МПа т.е.  

Q_ЭК=L_ЭК×q_ЭК=2665×0,243=647,6 кН

 

Расчет совместного  действия растягивающих нагрузок и  внутреннего давления 

 

Рассчитаем уточненное значение n₂  

Спускаем эксплуатационную колонну, имеющую одну секцию. Результаты расчетов сведем в таблицу. 

     Таблица №8

Результаты расчета  эксплуатационной колонны

 

 

4. ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН 

Кондуктор 

Кондуктор цементируется  до устья прямым одноступенчатым  цементированием.

     Оснастка  колонны:

• башмак БК – 245;
• обратный клапан ЦКОД-245 на расстоянии 5 м от башмака;
• “стоп”- кольцо на расстоянии 10 м от башмака;
• центраторы ЦЦ-245/295;
• пробка продавочная ПП 219/245.

Эксплуатационная  колонна 

Эксплуатационная  колонна цементируется прямым способом в одну ступени до устья.

Оснастка колонны:

• башмак БК-146;
• обратный клапан ЦКОД-146 на расстоянии 5 м от башмака;
• “стоп”- кольцо на расстоянии 10 м от башмака;
• центраторы ЦЦ-2-146/216 в интервале 300-750 м по одному центратору на трубу;
• скребки СК 146/216 в и нтервале продуктивного пласта из расчета два центратора – один скребок.
• турбулизаторы ЦТ 146/211 в интервале продуктивного пласта по две штуки на трубу.

      5. Спуск обсадных колонн

 

Обоснование режима спуска обсадных колонн 

Предельная скорость спуска обсадной колонны определяется из соотношения 

Р_с = Р_гст +Р_гд £ Р_гр,  

где

Р_гст - гидростатическое давление столба промывочной жидкости на глубине наиболее слабого пласта (пласта с наименьшим индексом давления начала поглощения или гидроразрыва);