В конце времени эксплуатации скважины устьевое давление равно нулю, так как скважина истощена.

Pу_кэ=0;

Уровень жидкости в скважине определится из уравнения.

0=Рпл_кэ -_н  g  (L-z);

;

По полученным данным строится график внутренних давлений (Рис.2пр.)

Затем строятся графики избыточных давлений. (Рис. 3пр)

Внутренние избыточные давления равны разности давления при опрессовке и наружных давлений после цементирования:

Рви = Рв - Рн

Рис.1. График внутренних давлений действующих на обсадную колонну.

Наружные избыточные давления равны разности наружных давлений после ОЗЦ (давление поровой жидкости цементного камня) и внутреннего давления в конце эксплуатации.

Рни = Рн_озц -Рв_кэ

Схема 2. Графики наружных давлений, действующих на обсадную колонну.

Схема 3. Графики избыточных давлений.

Примечание:

Необходимо также учитывать коэффициент разгрузки К, с которым расчетная формула принимает вид:

Рни = (Рн_цем -Рв_кэ))^. (1-К).

К в данной задаче равно - 0,25

Расчет обсадной колонны (Решение)

Компоновку эксплуатационной колонны ведем по эпюре (рис. 3) Р_ни с учетом Р_ви и Р_стр построенной с учетом коэффициента разгрузки. Первая секция колонны должна перекрыть продуктивный пласт плюс 50 м. Поэтому м. Наибольшее значение Р_ни на уровне верхнего конца I-й секции колонны

L =2980 м равна МПа.

С учетом коэффициента запаса прочности n₁ = 1,3 трубы первой секции должны выдержать давление По приложению 2 находим, что такое давление выдерживают трубы группы прочностиD с толщиной стенок  = 10,7 мм (D 10,7), Р_кр = 40,2 МПа.

По условию задачи берем трубы исполнения Б, с треугольной удлиненной резьбой. Вес I – й секции Q₁ = q₁ ^. l₁ = 360 ^. 170 = 61200 Н (q₁=360 н/м. Прил. 12). Проверим трубы на действие внутренних избыточных давлений (Прил. 4).

Для второй секции выбираем трубы D = 9,5 при n₁=1 МПа,=1510кн Определим для труб второй секции с учетом растягивающих нагрузок от весаI –й секции.

Для того, чтобы определить длину второй секции выбираем трубы для третьей секции D=8,5 c МПа, . Эти трубы могут быть установлены с глубины 2000 м. Следовательно, ₂ = 2980 – 2000 = 980 м.

Определим с учетом растягивающих нагрузок от веса труб I и II секций колонны

По эпюре уточняем глубину с которой должны быть установлены трубы III – й секции и соответственно наносим на рисунок уточненную длину второй секции. Трубы III – й секции должны быть установлены с глубины 1800 м.

м.

Находим уточненный вес II-й секции

Четвертую секцию составляем из труб D 7,7 c P_кр = 24 МПа. Эти трубы могут быть установлены с глубины 1700 м.

Отсюда м.

Найдем

Поэтому трубы IV секции могут быть установлены с глубины 1450 м. Уточненная длина III секции

Длину IV секции выбираем по формуле .

(Р_стр=813 кН., Прил. 5) n₃ = 1,3.

Вес первых трех секций

Проверим трубы IV секции на действие Р_ви.

Р_т = 34,3

С глубины 1147 м должны быть установлены трубы V секции.

Возьмем труб ы D7.

Найдем

Поэтому трубы D7 не могут быть применимы в V – й секции обсадной колонны.

Возьмем трубы D8.5, тогда [P₅]=

На глубине 886 м действует Р_ви= 26МПа

Для шестой секции возьмем трубы D9,5 c и Кн.

Кн

м

Для каждой седьмой секции возьмем трубы К 10,7

м

Возьмем м; .

№№ секции	Группа проч-ности	Длина, м	Pкр, МПа	РТ, МПа	Рстр, Кн	, мм	q, н/м
1	Д	170	40,2	47,7	1196	10,7	360
2	Д	1180	33,8	42,4	1039	9,5	323
3	Д	350	28,4	37,9	912	8,5	292
4	Д	303	24	34,3	813	7,7	267
5	Д	261	28,4	37,9	912	8,5	292
6	Д	302	33,8	42,4	1039	9,5	323
7	К	584	51,3	62,8	1569	10,7	360

Пример 2

Условие задачи:

Обосновать параметры цементного раствора, рассчитать количество материалов, цементировочной техники и разработать схему ее обвязки при цементировании эксплуатационной колонны в разведочной скважине. Конструкция скважины: кондуктор диаметром 426,0 мм спущен на глубину 350м, первая промежуточная колонна диаметром 323,9 мм спущена на глубину 1400м, вторая промежуточная колонна диаметром 244,5 мм спущена на глубину 2000 м, эксплуатационная колонна диаметром 168,3 мм спущена на глубину 4300м. Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну – 215,9 мм. Толщина стенки труб эксплуатационной колонны - 10,6 мм, второй промежуточной – 10,0 мм. Индекс давления поглощения в интервале 2000 – 2500 м равен 1,68; в интервале 2500 – 4200 равен 1,87; в интервале продуктивного пласта 4200 – 4300 равен 1,73. Для вскрытия продуктивного пласта использован глинистый раствор плотностью 1450 кг/м³. Забойная температура 92⁰С.

Решение.

Для цементирования интервала продуктивного пласта и выше него необходимо применить тампонажный раствор нормальной плотности (1850 кг/м³). С учетом забойной температуры в интервале 2500 – 4300 м рекомендуется использовать тампонажный портландцемент ПЦТ - 1- 100 ГОСТ 1581- 96, с водоцементным отношением 0,5. Для регулирования свойств тампонажного раствора использованы ССБ - 0,2%, хромпик - 0,2%.

В интервале 0 – 2500 м необходимо использовать облегченный тампонажный цемент, плотность которого определяется из условий (9.2). Согласно этих рекомендаций нижняя граница плотности тампонажного раствора должна быть на 200 кг/м³ больше плотности промывочной жидкости, т.е. 1650кг/м³. Далее, необходимо проверить возможность подъема цементного раствора выбранных рецептур до устья. Сначала проверяется отсутствие поглощения тампонажного раствора в интервале слабого пласта (Рскв ‹ Ргст + Ргд). Поскольку расчет гидродинамических давлений достаточно сложен, их величину в конце цементирования можно принять равными 5-10 % от гидростатического давления.

При этом давление поглощения на глубине 2500м будет равно =10009,8125001,68=41,2МПа. Условие недопущения поглощения будет выражаться уравнением 1,1.

1,1 = 1,116509,812500 = 44,5МПа › 41,2 МПа.

Следовательно, при выбранной плотности цементного раствора возможен недоподъем цементного раствора. Примем ρ_оцр = 1500кг/м³, и еще раз проведем проверку.

1,1 = 1,115009,812500 = 40,5МПа ‹ 41,2 МПа. Условие выполняется.

Такая же проверка проводится и для продуктивного пласта.

=10009,8143001,73 = 73МПа

1,1= 1,1((15009,812500) + (18509,811800)) = 76,45МПа › 73,0 МПа.

Поскольку существует опасность поглощения в продуктивном пласте, приходится уменьшать высоту интервала зацементированного чистым цементом, принимаем его равным 1000м и проводим повторную проверку.

1,1= 1,1((15009,813300) + (18509,811000)) = 66,7МПа ‹ 73,0 МПа.

2. Определение объемов тампонажных растворов:

Объем цементного раствора

=(-)l₁,

где -диаметр эксплуатационной колонны,-объем цементного стакана.

=1,1=1,10,216=0,237м,

=(0,237² – 0,168²)1000 + 0,25 = 22,2м³,

Объем облегченного цементного раствора

=[(0,237² – 0,168²)1300 + (0,225² – 0,168²)2000] = 63,7 м³,

Объем продавочной жидкости

= (-+0,5)= (1,274300/100 - 0,25 + 0,5)1,05 = 57,6,

S_кп = (-) = 0,02 м³.

Объем буферной жидкости взят с таким расчетом, чтобы ее высота в кольцевом пространстве составила не менее 150 м. =0,02150=3

3. Определение количества цемента и воды для затворения.

Количество цемента для приготовления 1 м³ цементного раствора определяется из уравнения:

где плотность цементного раствора, кг/м³;

В/Ц – водоцементное отношение.

Тогда

Объем воды, необходимый для затворения этого количества цемента