Бурение нефтяных и газовых скважин
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
? 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
Rет = 4*?*Q / ?*dв * ?
? - пластическая вязкость, Па*сет = 4*1200*0,075 / 3,14*0,132 * 0,01 = 80134
?т = 0,1 * [ (1,46*3*10-4 /0,132 ) + (100 / 80134) ]0,25 = 0,026
Ртр = 0,026* ( 8* 1200 *0,0752 * (1887-10) )/ ( 3,142 * 0,1325 ) = 5,89 МПа
Вычислим потери давления в кольцевом пространстве при движении продавочной жидкости:
Rекп = 4*?*Q / ?*( dс + dн ) * ?
екп = 4*1200*0,075 / 3,14*( 0,28067 + 0,146 ) * 0,01 = 24791
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( dс - dн ) + (100 / Rет ) ]0,25
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / (0,28067 - 0,146) + (100 / 24791) ]0,25 = 0,031
? Ркп = ?кп* ( ?пр *Uкп 2) *L / 2*( dс - dн) Ртр = ?т* ( 8* ?пр *Q2 * L) /[ ? * ( dс + dн ) * ( dс - dн )2 ]
? Ркп = 0,031* ( 8* 1200 *0,0752 * 1887) / [3,14 * ( 0,20867 + 0,146 ) * ( 0,28067 - 0,146 )2 ] = 0,014 МПа
Вычислим потери давления при движении цементного раствора в кольцевом пространстве.
Вычислим критические значения числа Рейнольдса:
Rекр = 2100 + 7,3 *[ (? *( dс - dн )2 * ?0 ) / ?2 ]0,58
?0 - динамическое напряжение сдвига, Па
Первая порция:екр = 2100 + 7,3 *[ 1750 *( 0,28067 - 0,146)2 * 30 ) / 0,082 ]0,58 = 9401
Вторая порция:екр = 2100 + 7,3 *[ 1650 *( 0,28067 - 0,146)2 * 13 ) / 0,032 ]0,58 = 15653
Третья порция:екр = 2100 + 7,3 *[ 1850 *( 0,28067 - 0,146)2 * 30 ) / 0,082 ]0,58 = 9640
Четвертая порция:екр = 2100 + 7,3 *[ 1850 *( 0,28067 - 0,146)2 * 30 ) / 0,082 ]0,58 = 9640
Вычислим действительные значения числа Рейнольдса:
Rекп = 4*?*Q / ?*( dс + dн ) * ?
Первая порция:екп = 4*1750*0,075 / 3,14 *( 0,28067 + 0,146 ) * 0,08 = 4898
Вторая порция:екп = 4*1650*0,075 / 3,14 *( 0,28067 + 0,146 ) * 0,03 = 12316
Третья порция:екп = 4*1850*0,075 / 3,14 *( 0,28067 + 0,146 ) * 0,08 = 5178
Четвертая порция:екп = 4*1850*0,075 / 3,14 *( 0,28067 + 0,146 ) * 0,08 = 5178
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
Первая порция:
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( 0,28067 - 0,146) + (100 / 4898 ) ]0,25 = 0,042
Вторая порция:
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( 0,28067 - 0,146) + (100 / 12316) ]0,25 = 0,035
Третья порция:
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( 0,28067 - 0,146) + (100 / 5178) ]0,25 = 0,041
Четвертая порция:
?т = 0,107 * [ (1,46*3*10-4 / ( 0,28067 - 0,146) + (100 / 5178 ) ]0,25 = 0,041
? Ркп = ?т* ( 8* ?пр *Q2 * L) /[ ? * ( dс + dн ) * ( dс - dн )2 ]
Первая порция:
? Ркп = 0,042* ( 8* 1750 *0,0752 * 1887) /3,14 * ( 0,28067 + 0,146) * (0,20867 - 0,146)2 = 0,24 МПа
Вторая порция:
? Ркп = 0,035* ( 8* 1650 *0,0752 * (1887 - 350) /3,14 * ( 0,28067 + 0,146) * (0,20867 - 0,146)2 = 0,16 МПа
Третья порция:
? Ркп = 0,041* ( 8* 1850 *0,0752 * (1887 - 800)) /3,14 * ( 0,28067 + 0,146) * (0,20867 - 0,146)2 = 0,14 МПа
Четвертая порция:
? Ркп = 0,041* ( 8* 1850 *0,0752 * (1887 - 1400)) /3,14 * ( 0,28067 + 0,146) * (0,20867 - 0,146)2 = 0,06 МПа
Итак, максимальное давление в конце цементирования:
Рк = 11,85 + 5,89 + 0,014 + 0,24 + 0,16 + 0,14 + 0,06 = 18,35 МПа
Допустимое давление на устьевое цементировочное оборудование:
Рд = Ру / 1,5 = 30/1,5 = 20 МПа
МПа > 18,354 МПа
В соответствии с Q и Рк выбирем тип цементировочного агрегата. В данном случае Q = 75 дм3/с; Рк = 18,354 МПа. Принимаем 5ЦА-320.
Определяем число ЦА из условия их подачи, расiитанной при Рк. по таблице 62 (12, с.415) находим при диаметре втулки 100 мм и давлении насоса РIII =18,9 МПа и qIII =5,09 дм3/с.
Число ЦА (8, с.262):
= Q / q + 1
= 75 / 5,09 + 1 = 15,7
принимаем 16 агрегатов 5ЦА-320.
Определяем количество работающих ЦА при закачке буферной жидкости. Так как объем буферной жидкости 1,385 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*5 = 10
Так как Vцр 25,79), то гидравлическое сопротивление сопротивления будут еще меньше, поэтому для получения подачи 75 дм3/с достаточно взять qIV = 7,75 дм3/с, то есть 10*7,75 = 77,5 дм3/с. Суммарная подача смесительных машин обеспечивает полученную суммарную и подачу ЦА.
Закачивание 0,98 продавочного раствора будет осуществляться 15 ЦА при подаче qIII = 5,09 дм3/с. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при подаче qIII =5,09 дм3/с.
Определяем продолжительность цементирования эксплуатационной колонны:
tц = (1/60) * [ (Vбуф/ (n1 * qIV ) ) + (Vцр/ (n2 * qIV ) ) + (Vпрод/ (n3 * qIII ) ) + (Vпрод/ (n4 * qIII ) ) ] + 10
ц = (1/60) * [ (0,210*103/ (1* 7,75 ) ) + (77,71*103/(10 * 7,75 ) ) + (0,98*25,79*103/ (15 * 5,09) ) + (0,02*25,79*103/ (1 * 5,09) ) ] + 10 = 34,36 мин.
Для цементирования эксплуатационной колонны необходимо принять тампонажный цементный раствор, характеризующийся началом загустевания tзаг = tц /0,75 = 34,36 / 0,75 = 45,81 мин. Выбранные выше цементные растворы удовлетворяют этому условию.
Результаты вышепроделанных раiетов заносим в таблицу (Приложение 4).
7. Обоснование выбора состава технологической оснастки и размещения ее на обсадной колонне
Центраторы предназначены для обеспечения концентричного размещения обсадной колонны в скважине iелью достижения качественного разобщения пластов при цементировании. Кроме того, центраторы способствуют облегчения спуска обсадной колонны за iет снижения сил трения между обсадной колонной и стенками скважины, увеличению степени вытеснения бурового раствора тампонажным за iет некоторой турбулизации поток в зоне их установки, облегчению работ по подвеске потайных колонн и стыковке секций за iет центрирования их верхних концов. Выбираем центраторы типа ЦЦ-1: 146/216-245-1, которые будем располагать в средней части каждой обсадной трубы. Для конд