Бурение нефтяных и газовых скважин
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
с - коэффициент запаса продавочной жидкости, kс = 1,02 1,05
Lс - длина скважины по оси, м
hс - высота цементного стакана, оставляемого в колонне, м
Vпрод = 0,785 * kс * d внут. 2 * ( Lс - hс )
Vпрод = 0,785 * 1,05 * 0,229 2 * ( 357 - 10 ) = 14,99 м3
Принимаем технологически необходимую скорость восходящего потока тампонажного раствора в затрубном пространстве 1,8 м/с и определяем подачу насосов цементировочных агрегатов для обеспечения данной скорости по формуле:
= Рзагр * V
Рзагр = ( Vцр - Vстак) / Нцр, (8, с.260)
Рзагр = ( 36,15 - 0,41) / 357 = 0,1 м2
Q = 0,1 * 1,8 = 0,169 м3/с
Определяем наибольшее рабочее давление в конце цементирования по формуле:
Рк = Рр + Ртр + Ркп
Рр - максимальная ожидаемая разность гидростатических давлений в трубах и затрубном пространстве в конце цементирования, Па;
Ртр - давление на преодоление гидравлических сопротивлений в трубах при движении продавочной жидкости, Па;
Ркп - давление на преодоление гидравлических сопротивлений в затрубном пространстве при движении продавочной жидкости и цементного раствора, Па.
Рр = ( Н - h ) * ( ?цр - ?пр ) * g
Рр = (357 - 10 ) * ( 1750 -1200 ) * 9,81 = 1,56 МПа
Ртр = ?т* ( 8* ?пр *Q2 * L) / ( ?2 * dв5 )
?т - коэффициент гидравлического сопротивления трению в трубах;
?пр - плотность продавочной жидкости, кг/м3; - расход продавочной жидкости, м3/с;в - внутренний диаметр труб, м;
L - длина колонны, м.
?т = 0,1 * [ (1,46*3*10-4 /d ) + (100 / Rет ) ]0,25
ет = 4*?*Q / ?*dв * ?
? - пластическая вязкость, Па*сет = 4*1200*0,169 / 3,14*0,229 * 0,01 = 105739
?т = 0,1 * [ (1,46*3*10-4 /0,229 ) + (100 / 105739) ]0,25 = 0,023
Ртр = 0,023* ( 8* 1200*0,1692 * (265-10) )/ ( 3,142 * 0,2295 ) = 0,24 МПа
Вычислим потери давления в кольцевом пространстве при движении продавочной жидкости
Rекп = 4*?*Q / ?*( dс + dн ) * ?
екп = 4*1200*0,169 / 3,14*( 0,44295 + 0,245 ) * 0,01 = 35197
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( dс - dн ) + (100 / Rет ) ]0,25
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / (0,44295 - 0,245) + (100 / 35197) ]0,25 = 0,028
? Ркп = ?кп* ( ?пр *Uкп 2) *L / 2*( dс - dн) Ртр = ?т* ( 8* ?пр *Q2 * L) /[ ? * ( dс + dн ) * ( dс - dн )2 ]
? Ркп = 0,028* ( 8* 1200*0,1692 * 357) / [3,14 * ( 0,44295 + 0,245 ) * (0,44295 - 0,245 )2 ] = 0,023 МПа
Вычислим потери давления при движении цементного раствора в кольцевом пространстве.
Вычислим критические значения числа Рейнольдса:екр = 2100 + 7,3 *[ (? *( dс - dн )2 * ?0 ) / ?2 ]0,58
?0 - динамическое напряжение сдвига, Паекр = 2100 + 7,3 *[ 1750 *( 0,44295 - 0,245)2 * 30 ) / 0,082 ]0,58 = 7053
Вычислим действительные значения числа Рейнольдса:
Rекп = 4*?*Q / ?*( dс + dн ) * ?
екп = 4*1750*0,169 / 3,14 *( 0,44295 + 0,245 ) * 0,08 = 6845
Так как цементный раствор по всему затрубному каналу движется ламинарно (Rекп < Rекр ), то для полного замещения промывочной жидкости тампонажным раствором в компоновке обсадной колонны используем турбулизаторы и вращатели потока. Их установка позволит использовать турбулентный режим течения тампонажного раствора.
Вычислим потери давления при выбранном турбулентном режиме.
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( dс - dн ) + (100 / Rет ) ]0,25
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( 0,44295 - 0,245) + (100 / 6845 ) ]0,25 = 0,038
? Ркп = ?т* ( 8* ?пр *Q2 * L) /[ ? * ( dс + dн ) * ( dс - dн )2 ]
? Ркп = 0,038* ( 8* 1750 *0,1692 * 357) /3,14 * ( 0,44295 + 0,245) * (0,44295 - 0,245)2 = 0,048 МПа
Итак, максимальное давление в конце цементирования:
Рк = 1,56 + 0,24 + 0,023 + 0,048 = 1,87 МПа
Допустимое давление на устьевое цементировочное оборудование:
Рд = Ру / 1,5 = 30/1,5 = 20 МПа
МПа > 1,87 МПа
В соответствии с Q и Рк выберем тип цементировочного агрегата. В данном случае Q = 169 дм3/с; Рк = 1,87 МПа. Принимаем 5ЦА-320.
Определяем число ЦА из условия их подачи, расiитанной при Рк. по таблице 62 (12, с.415) находим при диаметре втулки 115 мм и давлении насоса РIV =7,6 МПа и q IV =12,2 дм3/с.
Число ЦА (8, с.262):
= Q / q + 1
=169 / 12,2 + 1 = 14,8
принимаем 15 агрегатов 5ЦА-320.
Определяем количество работающих ЦА при закачке буферной жидкости. Так как объем буферной жидкости 1,412 м3, а емкость мерного бака ЦА 4 м3, то для закачки буферной жидкости принимаем 1 ЦА.
Число работающих ЦА при закачке тампонажного цементного раствора расiитаем по формуле:
= 2 * m = 2*6 = 12
Так как Vцр > Vпр (36,15 > 14,99), то гидравлическое сопротивление сопротивления будут чуть больше, поэтому для получения подачи 169 дм3/с можно взять qIV =15,1 дм3/с, то есть 12*15,1 = 181,2 дм3/с. Суммарная подача смесительных машин обеспечивает полученную суммарную и подачу ЦА.
Закачивание 0,98 продавочного раствора будет осуществляться 15 ЦА при подаче q IV =12,2 дм3/с. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при подаче q IV =12,2 дм3/с.
Определяем продолжительность цементирования эксплуатационной колонны:
tц = (1/60) * [ (Vбуф/ (n1 * qIV ) ) + (Vцр/ (n2 * qIV ) ) + (Vпрод/ (n3 * q IV ) ) + (Vпрод/ (n4 * q IV ) ) ] + 10
ц = (1/60) * [ 0,211*103/ (1 * 15,1 ) ) + (36,15*103/(12 * 15,1 ) ) + (0,98*14,99*103/ (14 * 12,2) ) + (0,02*14,99*103/ (1 * 12,2) ) ] + 10 = 15,40 мин.
Для цементирования эксплуатационной колонны необходимо принять тампонажный цементный раствор, характеризующийся началом загустевания tзаг = tц /0,75 = 15,40 / 0,75 = 20,53 мин. Выбранные выше цементные растворы удовлетворяют этому условию.
Результаты вышепроделанных раiетов заносим в таблицу (Приложение 3).
Раiет цементирования эксплуатационной колонны:
Наибольшая температура в цементируемом интервале скважины при промывке не превышает 40 0С.
Как выше указывалось, цементирование будет проводиться четырьмя порциями цементного раствора.
Первая порция (0-350) - модифицированный поливинилацетатным реагентом тампонажный раствор, плотность раствора 1750 кг/м3; состав раствора по массовым долям:
портландцемент тампонажный - 100
вода техническая - 70
поливиниацетатный реагент (ПВА