Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Институт экономики, управления и права

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Контрольная работа по бурению.doc

Скачиваний:

Добавлен:

01.07.2025

Размер:

1.78 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 43 4 > Следующая >>>

Пояснения к задачам контрольной работы

Задача 1

Выберите конструкцию вертикальной нефтяной скважины: количество, глубины спуска, диаметры обсадных колонн, диаметры долот, высоту подъема цементного раствора за колоннами. Исходные данные приведены в таблице 2.

Задача 2

По исходным данным и результатам решения задачи 1 произведите расчет одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны.

Дополнительные данные: водоцементное отношение m=0,5; плотность сухого цемента ρ_сух.ц.=3,15 г/м³; высота цементного стакана h=20 м; средняя толщина стенки эксплуатационной колонны Δ=8 мм; коэффициент кавернозности скважины k=1,16.

При решении задач измерения величин принимаются в Международной системе (СИ).

Варианты	Диаметр эксплуатационной колонны d_э.к.,м	Глубина скважины, м	Характеристика зон совместимых условий бурения									Плотность бурового раствора
			Зона 1			Зона 2			Зона 3
			Интервал H₁, м	Минимальное пластовое давление Р_пл, МПа	Минимальное давление гидроразрыва Р_гр, МПа	Интервал H₁, м	Минимальное пластовое давление Р_пл, МПа	Минимальное давление гидроразрыва Р_гр, МПа	Интервал H₁, м	Минимальное пластовое давление Р_пл, МПа	Минимальное давление гидроразрыва Р_гр, МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1,11
1	146	1800	0..300	3,1	4,5	300..1800	22,8	26,8				1,12
2	168	2450	0..400	4,2	6	400..1200	12,6	15	1200..2450	30,2	35,4	1,13
3	146	1900	0..350	3,7	4,8	350..1900	22,4	27,3				1,14
4	168	2500	0..450	4,6	7,2	450..1300	14	17,7	1300..2500	28,9	32,4	1,15
5	146	2000	0..400	4,3	5,5	400..2000	23,1	28,4				1,16
6	168	2550	0..500	5,9	7,5	500..1400	16,8	20,8	1400..2550	31,8	36,4	1,17
7	146	2050	0..450	5,2	7,6	450..2050	25,6	28,7				1,18
8	168	2600	0..550	6,2	8,1	550..1450	18,2	21,2	1450..2600	33,5	37,1	1,19
9	146	2100	0..500	5,3	7,5	500..2100	24,6	30,8				1,2
10	168	2650	0..600	6,9	9	600..1500	18,3	22,3	1500..2650	33,8	38,4	1,11
11	146	1800	0..270	2,8	3,5	270..1800	20	26,8				1,12
12	168	2450	0..370	3,8	5	370..1200	12,6	15	1200..2450	27,2	30,4	1,13
13	146	1900	0..170	1,7	2,7	170..1900	22,4	25,3				1,14
14	168	2500	0..470	5,0	6,8	470..1300	14	16,7	1300..2500	27,9	31,4	1,15
15	146	2000	0..420	4,2	5,5	420..2000	22,1	27,4				1,16
16	168	2550	0..520	5,9	7,5	520..1420	14,8	20,8	1420..2550	26,5	32	1,17
17	146	2050	0..400	4,2	7,6	400..2050	22,6	25,7				1,18
18	168	2600	0..500	5,0	8,1	500..1400	15,2	19,2	1400..2600	29,6	34,1	1,19
19	146	2100	0..300	2.9	5,5	300..2100	23,6	29,8				1,2
20	168	2400	0..200	2,0	4,1	200..1500	15,3	20,3	1500..2400	27,8	31,4	1,11
21	146	1600	0..150	1,6	2,8	150..1600	18,6	21,8				1,12
22	168	2200	0..300	4,7	6	300..1200	13,6	16	1200..2200	26,2	30	1,13
23	146	1800	0..250	2,5	4,8	250..1800	19,4	26,3				1,14
24	168	2450	0..450	5,3	7,2	450..1300	13,7	17,7	1300..2450	26,5	31,4	1,15
25	146	2100	0..400	4,6	5,5	400..2100	24,1	28,4				1,16
26	168	2700	0..500	5,9	7,5	500..1400	15,8	19,8	1400..2700	31,8	36,4	1,17
27	146	2050	0..450	4,7	6,6	450..2050	24	28,7				1,18
28	168	2600	0..550	6,2	8,1	550..1450	16,2	21,2	1450..2600	30	37,1	1,19
29	146	2100	0..500	5,2	7,5	500..2100	24,6	30,8				1,2
30	168	2650	0..600	6,9	9	600..1500	18	22,3	1500..2650	32	38,4	1,1

Пояснения к задаче 1

Для выбора числа обсадных колонн используется совмещенный график изменения пластового, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления столба промывочной жидкости, построенный на основании исходных данных в координатах глубина – эквивалент градиента давления. Под эквивалентом градиента давления понимается плотность жидкости, столб которой в скважине на глубине определения создает давление, равное пластовому или давлению гидроразрыва пласта.

Для решения задачи совмещенный график давления строить не следует, так как в условии задачи уже даны интервалы зон совместимых условий бурения.

Количество зон равно количеству зон совместимых условий бурения.

Глубина спуска обсадных колонн принимается на 10-20 м выше окончания зоны совместимых условий.

По техническим правилам ведения работ при строительстве скважин и требованиям охраны недр и окружающей среды подъем цемента за колонной осуществляется до устья.

Выбор диаметров обсадных колонн и диаметров долот осуществляется снизу вверх, начиная с эксплуатационной колонны. Диаметр эксплуатационной колонны зависит от способа заканчивания скважины, условий ее эксплуатации и задается заказчиком на буровые работы.

Рассчитываем эквивалент градиента пластового давления на забое скважины

где Р_пл – пластовое давление данного интервала, МПа;

Н – глубина (интервал), м.

Рассчитываем эквивалент градиента давлений гидроразрыва пласта на забое скважины

Определим диаметр долота для бурения под выбранную обсадную колонну , мм

_[мм] (3)

где D_{кол.по
муфте}– диаметр колонны по муфте, мм (таблица 5);

Δ – зазор между долотами стенкой скважины, мм (таблица 3).

Величина зазора Δ зависит от диаметра и типа соединений обсадных труб и профиля скважины, сложности геологических условий, гидродинамических давлений при бурении и креплении, интервала выхода из под башмака предыдущей колоны (таблица 3).

Таблица 3 - Зазор между обсадной колонной и стенкой скважины.

Диаметр обсадной трубы, мм	Зазор, мм
114-127	7-10
140-168	10-15
178-194	15-20
219-245	20-25
273-299	25-35
324-351	30-40
> 377	40-50

По ГОСТ 20692-75 принимают ближайший диаметр долота D_э.к. (таблица 7).

Таблица 4 – Диаметры долот

Номинальный диаметр долота, мм	Высота долота, мм	Номинальный диаметр долота, мм	Высота долота, мм
46,0	100	200,0	340
59,0	120	212,7	340
76,0	140	215,9	350
93,0	160	222,3	360
97,0	165	242,9	390
98,4	170	244,5	390
112,0	180	250,8	400
118,0	190	269,9	410
120,6	200	295,3	420
132,0	210	304,8	420
139,7	230	311,1	420
146,0	240	320,0	440
151,0	250	349,2	475
161,0	310	374,6	515
165,1	310	393,7	530
171,4	320	444,5	600
187,3	320	490	630
190,5	335	508	650

Диаметры промежуточных обсадных колонн, кондуктора и направления Д_обс.к
.выбираются в соответствии с величиной кольцевого зазора между обсадной колонной и спускаемым долотом.

Диаметр обсадной колонны выбирают по ГОСТ 632-80 (таблица 5).

Таблица 5 – Размеры труб с номинальной длиной резьбы

Условный диаметр трубы	Труба				Муфта
Условный диаметр трубы	Наружный диаметр D	Толщина стенкиs	Внутренний диаметр d	Масса 1 м, кг	Наружный диаметр D_н	Длина L_м	Масса, кг
114	114,3	5,2	103,9	14,0	127,0 (133,0)	158	3,7 (5,2)
		5,7	102,9	15,2
		6,4	101,5	16,9
		7,4	99,5	19,4
		8,6	97,1	22,3
127	127,0	5,6	115,8	16,7	141,3 (146,0)	165	4,6 (6,3)
		6,4	114,2	19,1
		7,5	112,0	22,1
		9,2	108,6	26,7
140	139,7	6,2	127,3	20,4	153,7 (159,0)	171	5,2 (7,0)
		7,0	125,7	22,9
		7,7	124,3	25,1
		9,2	121,3	29,5
		10,5	118,7	33,6
146	146,1	6,5	133,1	22,3	166,0	177	8,0
		7,0	132,1	24,0
		7,7	130,7	26,2
		8,5	129,1	28,8
		9,5	127,1	32,0
		10,7	124,7	35,7
168	168,3	7,3	153,7	29,0	187,7	181	9,1
		8,0	152,3	31,6
		8,9	160,5	35,1
		10,6	147,1	41,2
		12,1	144,1	46,5
178	177,8	5,9	166,0	24,9	194,5 (198,0)	184	8,3 (10,0)
		6,9	164,0	29,1
		8,1	161,6	33,7
		9,2	159,4	38,2
		10,4	157,0	42,8
		11,5	154,8	47,2
		12,7	152,4	51,5
194	193,7	7,6	178,5	35,0	215,9	190	12,2
		8,3	177,1	38,1
		9,5	174,7	13,3
		10,9	171,9	49,2
		12,7	168,3	56,7
219	219,1	6,7	205,7	35,1	244,5	196	16,2
		7,7	203,7	40,2
		8,9	201,3	46,3
		10,2	198,7	52,3
		11,4	196,3	58,5
		12,7	193,7	64,6
		142	190,7	71,5
245	244,5	7,9	228,7	46,2	269,9	196	17,9
		8,9	226,7	51,9
		10,0	224,5	58,0
		11,1	222,3	63,6
		12,0	220,5	68,7
		13,8	216,9	78,7
273	273,1	7,1	258,9	46,5	298,5	203	20,7
		8,9	295,3	57,9
		10,2	252,7	65,9
		11,4	250,3	73,7
		12,6	247,9	80,8
		13,8	245,5	88,5
		15,1	242,9	96,1
		16,5	240,1	104,5
299	298,5	8,5	281,5	60,5	323,9	203	22,5
		9,5	279,5	67,9
		11,1	2763	78,3
		12,4	273,7	87,6
		14,8	268,9	103,5
324	323,9	8,5	306,9	66,1	351,0	203	23,4
		9,5	304,9	73,6
		11,0	301,9	84,8
		12,4	299,1	95,2
		14,0	295,9	106,9
340	339,7	8,4	322,9	68,5	305,1	203	25,5
		9,7	320,3	78,6
		10,9	317,9	88,6
		12,2	315,3	98,5
		13,1	313,5	105,2
		14,0	311,7	112,2
		15,4	308,9	123,5
351	351,0	9,0	333,0	75,9	376,0	229	29,0
		10,0	331,0	81,1
		11,0	329,0	92,2
		12,0	327,0	100,3
377	377,0	9,0	359,0	81,7	402,0	229	31,0
		10,0	357,0	90,5
		11,0	355,0	99,3
		12,0	363,0	108,0
406	406,4	9,5	387,4	93,2	431,8	228	35,9
		11,1	384,2	108,3
		12,6	381,2	122,1
		16,7	373,0	160,1
426	426,0	10,0	406,0	102,7	451,0	229	37,5
		11,0	404,0	112,6
		12,0	402,0	122,5
473	473,1	11,1	450,9	125,9	508,0	228	54,0
508	508,0	11,1	485,8	136,3	533,4	228	44,6
		12,7	482,6	155,1
		16,1	475,8	195,6

После решения 1 задачи необходимо построить схему конструкции скважин и свести результаты решения в таблицу 6.

Пример:

Рисунок 1 – Конструкция скважины.

Таблица 6 – Сводная таблица по конструкции скважины

Элементы конструкции скважины	Интервал зоны совместимых условий бурения	Диаметр колонн, мм	Диаметр долот, мм	Глубина спуска колонны, м	Интервал цементирования, м
Направление		426	490	40	40-0
Кондуктор	0-400	324	393,7	380	400-0
Промежуточная колонна	400-1200	245	295,3	1180	1200-0
Эксплуатационная колонна	1200-2450	168	215,9	2450	2450-0

Пояснения к задаче 2

При решении задачи необходимо определить потребное количество цементного раствора, сухого цемента, воды для затворения цементного раствора, буферной жидкости, продавочной жидкости, конечное давление при цементировании, продолжительность времени цементирования, количество цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин.

Рисунок 2 Схема одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны

Определим плотность цементного раствора _ц.р., г/см³

где _сух.ц. – плотность сухого цемента, г/см³;

- водоцементное отношение.

Определим минимальный объем буферной жидкости V_буф._min, м³

где к_у – коэффициент уширения, к_у=1,25;

 - толщина глинистой корки – 0,002;

Н_ц.р. – высота подъема цементного раствора, м;

Д_д – диаметр долота, мм;

d_н – наружный диаметр эксплуатационной колонны, мм.

Определим объем цементного раствора V_ц.р, м³

где Д_вн.
к. – внутренний диаметр кондуктора, мм;

d_{нар.э.к.} – наружный диаметр эксплуатационной колонны, мм;

Д_скв. – диаметр скважины, мм (Д_скв.=к · Д_д);

к – коэффициент кавернозности;

Н₁=глубина спуска предыдущей колонны, м; Н₂ = L – Н₁, м

h_ст – высота цементного стакана, м

Рассчитываем массу сухого цемента G_сух.ц., т

Определяем объем воды V_в., м³

Определяем объем продавочной жидкости V_пр.ж, м³

где k – коэффициент сжимаемости жидкости, k =1,02.

Принимаем скорость восходящего потока тампонажного цементного раствора – 1,8 м/с.

Определяем подачу насосов цементировочных агрегатов для обеспечения данной скорости:

где  - скорость восходящего потока, =1,810³;

V_ст – объем цементного стакана.

Определяем объем цементного стакана V_ст, м³

Определяем максимальное давление на цементировочной головке в конце цементирования по формуле

(14)

где - максимально ожидаемая разность гидростатических давлений в трубах и затрубном пространстве в конце цементирования;

– давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, находится по формуле Шищенко-Бакланова.

(15)

- высота подъема тампонажного цементного раствора;

- высота цементного стакана;

- плотность тампонажного цементного раствора;

- плотность продувочного раствора.

(16)

В соответствии с подачей Q и давлением в цементировочной головке Р_max, необходимо выбрать тип цементировочного агрегата (Приложение 1).

Определяем число цементировочных агрегатов

(17)

Определяем число цементосмесительных машин

(18)

где - объем бункера 2СМН – 20, 14,5 м³;

- насыпная объемная масса цемента, 1,21.

Число работающих ЦА при закачки тампонажного цементного раствора рассчитывают по формуле

(19)

Если , то для закачки тампонажного раствора можно увеличить подачу насоса.

Закачивание 0,98 объема продавочного раствора будет осуществляться (n-1) ЦА, оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом.

Определяем продолжительность цементирования обсадной колонны по формуле