Технология бурения нефтяных и газовых скважин

р₂ = 0,001×2150 + 0,8 = 2,95 МПа;

р_тах = 32,6 + 2,95 » 35,5 МПа.

Время цементирования t, мин. определим по формуле (2.69):

t = (V_цр + V_пж) / Q_ца + t_во=(121,6 + 54,5) / 0,87 + 15 » 217 мин.

Расчет цементирования эксплуатационной колонны Æ127 мм

Произведем расчет одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны Æ127 мм, спущенной на глубину 3050 м, при следующих условиях: диаметр долота D=171,4 мм; наружный диаметр обсадных труб d_н=127 мм; внутренний диаметр обсадных труб d_в=108,6 мм; высота подъема цементного раствора h=3050 м; плотность бурового раствора r_р=2130 кг/м³; плотность цементного раствора r_цр=3150 кг/м³; кольцо «стоп» установлено на высоте h₀ =20 м от башмака.

Объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину, определим по формуле (2.63):

V_цр = 0,785× [(1,5×0,1714² – 0,127²)×3050 + 0,1086²×20] = 67,1 м³.

Количество сухого цемента  для приготовления цементного раствора определим по формуле (2.64):

G_ц = (1/(1+0,5))×67,1×3150 » 140,9 т.

Количество сухого цемента  с учетом потерь при затворении цементного раствора определим по формуле (2.65):

G^I_ц = 1,01×140,9 = 142,3 т.

Необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-й консистенции определим по формуле (2.66):

V_в =0,5×142,3 = 71,2 м³.

Потребное количество продавочной жидкости определим по формуле (2.67):

V_пр = 1,04×0,785×0,127²×(3050 – 20) » 39,9 м³.

Давление, развиваемое насосом  в последний момент закачки продавочной жидкости, определим по формуле (2.68):

р₁ = 10^-5×[(3050 – 20)×( 3150 – 2130)] » 30,9 МПа.

р₂ = 0,001×3050 + 0,8 = 3,85 МПа

р_mах = 30,9 + 3,85 = 34,8 МПа.

Время цементирования t, мин. определим по формуле (2.69):

t = (V_цр + V_пж) / Q_ца + t_во=(67,1 + 39,9) / 0,87 + 15 » 138 мин.

2.6.2 Выбор цементировочного оборудования.

Технологически необходимое  количество цементировочных агрегатов  будем определять из условия достижения эффективности процесса.

Число цементировочных агрегатов  рассчитываем для каждого интервала.

Цементирование  направления Æ473 мм.

Выбираем цементировочный  агрегат типа ЦА-320М с установленными в его насосе цилиндровыми втулками Æ127 мм, имеющий производительность Q^IV_127мм= 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁=1,5; принимаем ω=0,5 м/с.

Число цементировочных агрегатов:

n_ц.а. = [(0,785× (k₁×D² – d_н²)×w)/Q^IV] + 1 = (0,785× (1,5×0,630² – 0,4731²)×0,5)/(0,87/60)] + 1»11  (2.70)

Исходя из практики цементирования, будем производить одноступенчатое  цементирование направления Æ473 мм с применением 11 цементировочных агрегатов ЦА-320М и 1 цементосмесительной машины 2СМН-20.

Цементирование  кондуктора Æ299 мм.

Выбираем цементировочный  агрегат типа ЦА-320М; Q^IV_127мм= 14,5 л/с =  = 0,87 м³/мин; k₁=1,5; принимаем ω=1,5 м/с. По формуле (2.70):

n_ц.а. = [(0,785× (1,5×0,4445² – 0,2985²)×1,5) / (0,87/60)] + 1 » 18.

Исходя из практики цементирования принимаем 18 агрегатов ЦА-320М и 15 цементосмесительных машин 2СМН-20 из условия размещения в них 302 т сухого цемента по 20 т в каждой.

Цементирование  технической колонны Æ194 мм.

Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М; Q^IV_127мм= 14,5 л/с =

= 0,87 м³/мин; k₁=1,5; принимаем ω=2,0 м/с;

n_ц.а. = [(0,785×(1,5×0,2699² – 0,1937²) 2,0) / (0,87/60)] + 1 » 9.

Для одноступенчатого цементирования колонны Æ324 мм необходимо применить 9 агрегатов ЦА-320М и 10 цементосмесительных машин СМН-20.

Цементирования  эксплуатационной колонны Æ127 мм:

Q^IV_127мм= 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁=1,5; ω=2,0 м/с;

n_ц.а. = [(0,785×1,5×(0,1714² – 0,127²)×2) / (0,87/60)] + 1 » 3.

Окончательно применяем 3 агрегата ЦА-320М и 5 цементосмесительных  машин 2СМН-20.

Техническая характеристика цементировочного агрегата ЦА-320М

Монтажная база………………………….…………..........Шасси автомобиля КрАЗ-257

Цементировочный насос:

    тип……………………………….……………..…………………………………...….9Т

     гидравлическая  мощность, л.с.…………………………………………………….125

     ход поршня мм.……………………………………………………………………...250

     максимальное  давление, кгс/см²…………...............................................................320

     максимальная  подача, л/с……………………………………………………………23

     привод …………………………………………..от двигателя автомобиля КрАЗ-257

Водоподающий насос:

     тип…………………………………………………………………………………….1В

     диаметр плунжера, мм..……………….....................................................................125

     ход плунжера, мм…..……………………………………………………………….170

     подача, л/с………………………………….................................................................13

     давление, кгс/см²……………………………………………………………………..15

     привод…………………………………......................................от двигателя ГАЗ-51А

Емкость мерного бака, м³……………………………………………………………....6,4

Емкость цементного бачка, м³………………………………………………………..0,25

Диаметр приемных трубопроводов, мм……………………………………………....100

Диаметр нагнетательных трубопроводов, мм………………………............................50

Общая длина разборного трубопровода, м………………………………………….....22

Общая масса агрегата, т……………………………………………………………….17,5

Техническая характеристика цементировочного насоса 9Т агрегата ЦА-320М представлена в таблице 8.

 

Таблица 8

Техническая характеристика цементировочного насоса 9Т агрегата ЦА-320М

Включенная скрость	Диаметр втулки, мм
	100	110	115 (120)	127 (125)
I	1,4/40	1,6/35	2,7/32	2,3/24
II	2,5/32	3,0/28	3,2/26	4,3/19
III	4,8/16	5,1/15	6,0/14	8,7/10,7
IV	8,6/9	7,9/8,5	10,7/8	14,5/6

Примечание. В числителе  указана подача Q_ца, л/с, в знаменателе – давление Р, МПа.

Рис. 6. Установка смесительная 2СМН-20:

1 — бункеры; 2 — фильтрующая система; 3 — вспомогательное  оборудование; 4 — циклон; 5 — смесительное устройство; 6 — система управления; 7 — шасси КрАЗ-250; 8 — брызговики; 9 — система выхлопа и обогрева бачка компрессора; 10 — пневмосистема; 11 — привод компрессора.

Техническая характеристика цементосмесительной машины 2СМН-20

Монтажная база…………………………………….…......Шасси автомобиля КрАЗ-257

Транспортная грузоподъемность, т………………......................................................8-10

Объем бункера, м³……………………………………………………..........................14,5

Вместимость бункера (по цементу), т…………….........................................................20

Способ получения раствора………………………………...Механико-гидравлический

Производительность в  м³/мин при приготовлении:

     цементного раствора………………………………………………………….…0,6-1,2

     цементно-бентонитового раствора…………………………………………..…0,5-1,0

     глинистого раствора…………………………………………………………….1,0-2,0

Давление жидкости затворения, кгс/см²………………………………………....8,0-20,0

Общая масса незагруженной машины, т…………………………………………..…13,8

Способ погрузки цемента в бункер…………………………...Шнековым погрузчиком 

2.7. Вскрытие продуктивных горизонтов.

Так как пластовое давление высокое, то вскрытие пласта в проектируемой  скважине предусматриваем производить  следующим способом.

Скважину бурят на всю  мощность продуктивного горизонта, спускают эксплуатационную колонну  и цементируют до забоя. Затем  обсадную колонну перфорируют против продуктивного горизонта, чтобы  создать отверстия для прохода  нефти или газа в скважину.

Отверстия пробивают пулевыми, торпедными или кумулятивными перфораторами.

Бескорпусные перфораторы не имеют корпуса. В них используются специальные герметичные заряды, герметичные взрывные патроны и влагостойкие детонирующие шнуры. Все ВМ монтируются на каркасе, который может быть извлекаемым или полностью разрушаемым.

В кумулятивных зарядах типа ЗПКС шашки ВВ с медной или стальной воронкой и промежуточным детонатором заключены в стеклянную или ситалловую  герметичную оболочку. Заряды направлены поочередно в противоположную сторону. При отстреле оболочка зарядов разрушается, а лента деформируется и ее поднимают из скважины.

При прострелочных работах, согласно ГТН, скважина должна быть заполнена промывочной жидкостью плотностью r=2096 кг/м³, а на устье необходимо установить превентор.

В нашем случае предусматриваем  использовать бескорпусный перфоратор с извлекаемым ленточным каркасом ПЛ70, имеющий следующую техническую характеристику:

Допустимое давление (мак/мин), МПа……………………………………………....80/5

Максимальная температура, °С……………………………………………………….170

Плотность перфорации, отв/ м…………………………………………………………10

Фазировка зарядов, град.................................................................................................180

Глубина пробиваемого канала, мм……………………………………………...500 - 550

Длина интервала перфорации за 1 спуск, м,……………………………………….5 - 24

Масса ВВ одного заряда, г………………………………………………………………19

Поперечный габарит, мм………………………………………………..........................80

 

2.8. Опробование и испытание.

После спуска обсадной колонны  и ее перфорации необходимо испытать продуктивный пласт.

Курсовым проектом предусматриваем  для испытания пластов использовать многоцикловый испытатель на трубах МИК-95.

Его техническая  характеристика:

Наружный диаметр, мм…………………………………………………….……………95

Длина, мм

           Максимальная секции………….…………….…………………………….….2600

           Общего комплекса………..……………………………………………….….21400

Допускаемая нагрузка, кН

           Сжимающая….……………………………………………………………….....600

           Растягивающая…………………………………………………………...…...…450

Крутящий момент, кН м…………………………………………………………….….4,9

Максимальный перепад  давления, МПа……………………………………………….45

Максимальная температура, С………………………………………………………...200

Масса, кг

            Максимальная секции………………………………………………………….120

            Общего комплекса…………………………………………………………….1810

Тим присоединительной резьбы ……………………………………..........................З-76

Диаметр скважины, мм…………………………….……………………………...118-165 

2.9. Освоение скважины.

Последнее мероприятие перед  сдачей скважины в эксплуатацию –  вызов притока жидкости из пласта. Приток жидкости в скважину возможен только в том случае, когда гидростатическое давление на забой меньше пластового давления. Это достигается путем  промывки скважины жидкостью с малой  плотностью, продувкой воздухом (газом) или понижением уровня.

Предусматриваем следующую  технологию.

Скважина промывается  через колонну насосно-компрессорных  труб (НКТ), спущенных до фильтра. Сжатый воздух подается в пространство между  эксплуатационной колонной и НКТ, спущенными на глубину, с которой давлением компрессора можно продавить жидкость.

При этом происходит газирование  жидкости, уменьшение ее плотности, подъем до устья, вплоть до выброса из скважины. Уровень жидкости быстро падает, гидростатическое давление на забой резко снижается, что вызывает сильный приток нефти  и газа из пласта.