Автор: Пользователь скрыл имя, 03 Августа 2011 в 15:53, курсовая работа
Климат района континентальный с суровой и продолжительной зимой коротким летом. Наиболее холодные месяца – январь, февраль со средней температурой минус 28-30 0С. Лето короткое и теплое. Количество осадков достигает 400 мм в год. Максимальное количество осадков приходится на май и август. Снеговой покров устанавливается в конце апреля. Грунт промерзает на 1,5 метра, на болотах 0,2-0,4 м. район относится к слабо населенным пунктам. Дорожная сеть в районе из-за лесов и заболоченности развита слабо и представлена бетонной дорогой, от города Нижневартовска до города Сургута и города Нефтеюганска.
Введение.
Исходные данные для составления проекта.
Обоснование и проектирование конструкции скважины.
Выбор материала для цементирования скважин.
Расчет обсадных колон на прочность.
Обоснование технологической оснастки.
Обоснование способа и спуска обсадной колонны.
Подготовка ствола скважины и обсадных труб к спуску.
Обоснование способа цементирования, расчет технико-технологических параметров процесса цементирования.
Обоснование потребного объема материалов для приготовления тампонажного раствора.
Обоснование типа смесительных машин и цементировочных агрегатов при закачивании и продавливании тампонажных растворов.
Определение времени цементирования.
Разработка технологической системы обвязки цементировочной техники.
Обоснование контроля качества цементирования.
Обоснование способа вскрытия продуктивных горизонтов.
Выбор способа освоения скважины. Расчет технологических параметров.
Вопросы охраны труда, окружающей среды и техники безопасности.
Где: τоi – динамическое напряжение сдвига i – прокачиваемой жидкости, Па;
ρi – плотность i – прокачиваемой жидкости, кг/м3;
ηi – пластическая вязкость i – прокачиваемой жидкости, Па*с.
dr
= к × Dд – dн, м
Где: к – коэффициент кавернозности;
Dд – диаметр долота, м;
dн - наружный диаметр обсадных труб, м;
dв - внутренний диаметр обсадных труб, м.
Критическая производительность насосов цементировочных агрегатов при этом будет равна:
Qкр
= Rекр × (F / dr
× ρi)
Где: F - площадь внутреннего сечения обсадных труб, либо кольцевого пространства, м2. Определяется по формуле:
Fкп
= 0,785 × ((к × Dд)2 - dн2)
dr = 1,1 × 0,2159 – 0,168 = 0,06949, м
Некп = 68 × 0,069492 × 1800 / 582 = 0,1757
Rекр = 2100 + 7,3 × (0,1757)0,58 = 2103
Fкп = 0,785 × ((1,1 × 0,2159)2 – 0,1682) = 0,0221 м2
Qкр = 2103 × (0,0221 / 0,06949 × 1800) = 21,55
В нашем случае цементный раствор течет по ламинарному режиму, так как Re < 2300. Поэтому ΔРкп находим по формуле для ламинарного режима течения вязкопластичных жидкостей:
Ркп
= 4 × τо × l / βi × dr, МПа
Где β – коэффициент, зависящий от числа Сен-Венана. Определяется из кривых зависимости β = f(s) для труб круглого (1) и кольцевого (2) поперечного сечения при течении вязкопластичных жидкостей [1, приложение 2].
Se – число Сен-Венана при течении жидкости в кольцевом пространстве.
Seкп
= τоi × Fкп × dr
/ ηi × Q
Seкп = 68 × 22,1 × 10-3 × 0,06949 / 58 × 21,55 = 83,55
Для: 1 ≤ Seкп ≤ 100 формула:
βiкп
= 0,06 + 0,35 × lg Seкп
βiкп = 0,06 + 0,35 × lg 83,55 = 0,73
Ркп = 4 × 68 × 1600 / 0,73 × 0,06949 = 0,44 МПа
Найдем гидростатическое давление:
Ргскп
= ρцр × hцр × g + ρр × hp
× g, МПа
Где : ρцр - плотность тампонажного раствора, кг/м3;
hцр – высота подъема цементного раствора, м;
ρр – плотность раствора находящегося за колонной, кг/м3;
hp – высота подъема заколонного раствора, м;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
Ргскп = 1800 × 40 × 9,81 + 1450 × 2280 × 9,81 = 33,1 МПа
Ркп = Ргскп + ΔРкп = 33,1 + 0,4 = 33,5, МПа
Ркп < Рпр – условие выполняется.
Так как условие выполняется, то плотность «бездобавочного» тампонажного раствора оставляем 1800 кг/м3.
Учитывая
температуру и литологический разрез
скважины, выбираем виды тампонажных растворов
и сводим их в таблицу [3.1].
Таблица 3.1 - Типы тампонажных растворов
| Название колонны | Интервал цементирования по вертикали | Тип цемента, плотность, водотвердое отношение, температура | |
| от | до | ||
| Направление | 0 | 60 | Цемент тампонажный для низкотемпературных скважин типа ЦТН ГУ 113-08-565-85 В/Т 0,42 - 0,50, ρ = 1,7 – 1,8, t = +30 ÷ - 2 С0 |
| Кондуктор | 0 | 1050 | Песчаный тампонажный портландцемент для умеренно высоких температур ГОСТ 1581-85 В/Т – 0,50 ρ = 1,83, t = до +100 С0 |
| Эксплуатационная | 950 | 2320 | Шлакопесчаный цемент ШПЦС-120 ОСТ 39-017-80 В/Т – 0,45 ρ = 1,8, t = - 80 ÷ +160 С0 |
4 Расчет обсадных колонн на прочность
Целью расчета обсадных колонн на прочность является проектирование равнопрочной колонны по всему интервалу крепления. Расчет производится по максимальным значениям избыточных наружных и внутренних давлений, осевых нагрузок возникаемых при испытании на герметичность, опробовании по окончании цементирования и эксплуатации скважины. Методика расчета обсадных колонн сводится к определению внутренних избыточных Рви и наружных избыточных Рни, а также растягивающих нагрузок.
Условия прочности колонны:
- на смятие Рни ≤ Ркр /n1, (4.1)
- на разрыв Рви ≤ Рт /n2, (4.2)
- на растяжение Рстр ≤ Qкр / n3, (4.3)
Выбор равнопрочной конструкции обсадной колонны.
На
основании исходных и расчетных
данных определяется схема расположения
технических жидкостей (цементного
камня) внутри и за колонной на различных
стадиях строительства и
Определяем внутреннее и наружное избыточное давление на глубинах h (от устья до уровня цементного раствора, м), H (расстояние от устья до уровня жидкости в колонне, м), L (расстояние от устья до башмака, м) на момент окончания цементирования, испытания колонны на герметичность, окончания эксплуатации при освоении скважин (таблица 4.2, 4.4).
Составим таблицу, в которую внесем исходные данные по скважине.
Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета колонн.
| Основные обозначения величин | Обозначения | Величина |
| 1 | 2 | 3 |
| Расстояние
от устья скважин, м:
- до башмака колонны - до уровня цементного раствора - до уровня жидкости в колонне - до середины пласта Удельный вес, Н/м: - бурового раствора за обсадной колонной - цементного раствора за колонной - жидкости в обсадной колонне - гидростатического столба воды - испытательной жидкости |
L h Н S γр γцр γв γгс γж |
2320 0 - 2300 11000 18000 10000 11000 10100 |
Формулы
для расчетов наружных избыточных давлений
представим в виде таблицы 4.2.
Таблица 4.3 - Положение уровня жидкости Н в скважине [3, таблица 9].
| В каком случае | Н*- глубина, L, м |
| 1 | 2 |
| - при
испытании на герметичность Ни
- при освоении скважины, Ро - при окончании эксплуатации, Нz - при окончании цементирования |
1000
950 Н≤⅔Lскв=2547 0 |
| Окончание эксплуатации | 5 | Рнио = 0 | h < Hz*
Рниh = 10-6 ×γр×h Рниh = 10-6 ×11000×0=0 |
Рнин=10-6
×(γр ×h+ γгс×(Нz-h))
Рнин=10-6 ×(11000×800+11000 ×(1547-800))=17 |
РниL=Ррz-10-6
×γв×(L-H)
РниL=25,52-10-6 ×10100×(2320 --1547)=17,7 |
* - положение уровня жидкости берем из таблицы 4.3. |
| 4 | Рнио = 0 | h < H0*
Рниh = 10-6×γр×h Рниh = 10-6 ×11000×0=0 |
Рнин=10-6
×(γр ×h+ γгс×(Н0- h))
Рнин=10-6×(11000×800+11000 ×(950-800))=10,45 |
РниL=Ррh-10-6
×γв×(L-H0)
РниL=25,52-10-6 ×10100×(2320 -950)=11,683 | ||
| Испытание на герметичность снижением уровня | 3 | Рнио = 0 | h < Hи*
Рниh = 10-6×γр×h Рниh = 10-6 ×18000×0=0 |
Рнин=10-6
×(γр ×h+ γгс×(Ни- h))
Рнин=10-6×(11000×800+11000 ×(1000-800))=11 |
РниL=РHz-10-6
×γв×(L-Hb)
РниL=25,52-10-6 ×10100× (2320 -1000)=12,188 | |
| Окончание цементирования | 2 | Рниz = 0 | Рния
= 10-6×(γр-γв)×h
Рния
= 10-6×(18000-10100) ×0=0 |
- | РниL=10-6×(γв×h+
γгс×(L-h)
РниL=10-6×(11000×800+ 11000×(2320-800)=25 | |
| Z | 1 | 0 | h | H | L=S |
Построим
эпюры избыточных наружных давлений,
для глубин h, H, L=S, 0 откладываем в принятом
масштабе значения Рниz и полученные
точки последовательно соединяем между
собой прямолинейными отрезками (эпюры
4.1, 4.2, 4.3, 4.4).
Эпюра 4.1.
Эпюра избыточных наружных давлений на период окончания цементирования.
| 0 | 2,5 | 5 | 7,5 | 10 | 12,5 | 15 | 17,5 | 20 | 22,5 | 25 | 27,5 | |||||||||||||||
| __ __
__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ |
||||||||||||||||||||||||||
| 500 | ||||||||||||||||||||||||||
| 750 | ||||||||||||||||||||||||||
| 1000 | ||||||||||||||||||||||||||
| 1250 | ||||||||||||||||||||||||||
| 1500 | ||||||||||||||||||||||||||
| 1750 | ||||||||||||||||||||||||||
| 2000 | ||||||||||||||||||||||||||
| 2250 | ||||||||||||||||||||||||||
| 2320 | ||||||||||||||||||||||||||