Материал: Проект строительства эксплуатационной скважины на нефть глубиной 2900 м на Правдинском нефтяном месторождении

 - коэффициент, учитывающий потери цемента при транспортировке и приготовлении, ;

 - объём цементного раствора для цементирования обсадной колонны, ;

 - плотность цементного раствора = 1500, ;

 - плотность воды, ; ;

 - водоцементное отношение,

4. Объём воды для приготовления необходимого объёма цементного раствора:

,

где  - объём воды для приготовления необходимого объёма цементного раствора, ;

 - водоцементное отношение, ;

 - масса сухого цемента для приготовления необходимого объёма раствора, ;

 - коэффициент резерва, учитывающий потери воды при приготовлении цементного раствора, ;

 - плотность воды, ; .

5. Число цементосмесительных машин:

,

где - число цементосмесительных машин;

 - масса сухого цемента для приготовления необходимого объёма раствора, ;

ρ - плотность цемента, кг/м3;

- объем бункера цементосмесительной машины УС6-30,

6. Количество цементировочных агрегатов:

где - количество цементировочных агрегатов;

 - диаметр скважины, ;

 - наружный диаметр обсадной колонны, ;

- расход нагнетания цементировочного агрегата ЦА-320М, на 4 скорости,

 - скорость,

7. Время проведения цементирования обсадной колонны:

где - время цементирования обсадной колонны, ;

 - объём цементного раствора для цементирования обсадной колонны, ;

- число цементосмесительных машин;

- расход нагнетания цементировочного агрегата на 4 скорости, для цементирования колонн будут применяться 2 цементировочных агрегата типа ЦА-320М, с расходом нагнетания на 4 скорости:

 - объём буферной жидкости, ;

- количество цементировочных агрегатов;

 - объём продавочной жидкости, ;

- расход нагнетания цементировочного агрегата ЦА-320М на 2 скорости, .

8. Сроки схватывания цементного раствора:

где - суммарное время подготовки и закачки цементного раствора, ;

- время цементирования обсадной колонны, .

Ø Расчет цементирования промежуточной колонны:

Объём буферной жидкости:

,

1. Объём цементного раствора для цементирования обсадной колонны:

,

2. Объём продавочной жидкости:

,

3. Масса сухого цемента для приготовления необходимого объёма цементного раствора:

,

Плотность ц.р. для данного интервала берём 1550 кг/м3, т.к.

4. Объём воды для приготовления необходимого объёма цементного раствора:

,

5. Число цементосмесительных машин:

,

.

6. Количество цементировочных агрегатов:

7. Время проведения цементирования обсадной колонны:

8. Сроки схватывания цементного раствора:

Ø Расчет цементирования эксплуатационной колонны:

Объём буферной жидкости:

,

1. Объём цементного раствора для цементирования обсадной колонны:

,

2. Объём продавочной жидкости:

,

3. Масса сухого цемента для приготовления необходимого объёма цементного раствора:

,

Плотность ц.р. в данном интервале берём 1590 кг/м3, т.к.

4. Объём воды для приготовления необходимого объёма цементного раствора:

,

5. Число цементосмесительных машин:

,

.

6. Количество цементировочных агрегатов:

7. Время проведения цементирования обсадной колонны:

8. Сроки схватывания цементного раствора:

.

.10 Расчёт обсадных колонн

Обсадные колонны в процессе цементирования и эксплуатации скважин подвергаются воздействию различных нагрузок, наиболее опасными из которых являются осевые растягивающие, наружные и внутренние избыточные давления.

Наружное давление до затвердевания цементного раствора в не зацементированном интервале 1890-2913 м:

;

В зацементированном интервале 1890-2913 м после цементирования:

;

После затвердевания цемента колонна испытывает наружное давление, обусловленное действием поровой жидкости цементного камня:

.

Находим пластовое давление в кровле продуктивного пласта:

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

Находим внутреннее давление на устье скважины в период ввода в эксплуатацию:

;

При испытании колонны на герметичность в один приём без пакера вычисляем давление опрессовки:

Внутреннее давление на глубине 2750 м:

В конце времени эксплуатации устьевое давление равно нулю, так как пласт истощён:

Пластовое давление в конце эксплуатации определяем как:

Уровень жидкости в скважине в конце эксплуатации определяем по формуле:

Рис. 3. Графики внутренних давлений, действующих на обсадную колонну

Определяем внутренние избыточные давления:

Определяем наружные избыточные давления:

С учётом коэффициента разгрузки (К=0,25) имеем:

По полученным данным строим графики наружных и внутренних избыточных давлений.

Рис. 4. График наружных и внутренних избыточных давлений

Расчёт обсадной колонны наиболее выгодный экономически

Первая секция колонны должна перекрыть продуктивный пласт и иметь дополнительно 50 м, поэтому l₁=150 м, наибольшее значение Р_НИ фиксируется на уровне верхнего конца первой секции при L=2913-2763=150 м и равно .

1-я секция:

С учётом коэффициента запаса прочности n₁ = 1,3 трубы первой секции должны выдерживать давление . По ГОСТ 632-80 определяем, что такое давление выдерживают трубы с удлинённой треугольной резьбой группы прочности Д с толщиной стенок δ=9,2 мм, Р_кр=43 МПа. P_В.И.=48,1 Мпа. Вес 1 м труб составляет 268 Н.

Трубы проверим на действие внутренних избыточных давлений, Р_т1=48,1 Мпа

> [n₂]=1.15

-я секция:

На отметке 2763 м выше 1-ой секции .

Для второй секции выберем трубы с толщиной стенки δ=7,5 мм, Р_кр2=32,2Мпа, P_В.И.=39,2 Мпа, Q_т2=1058кН. Определим  для труб второй секции с учётом растягивающих нагрузок от веса первой секции:

.

Так как , трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=7,5 мм подходят для 2-ой секции.

3-я секция:

Для третьей секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=6,4 мм, Р_кр3=24,6Мпа, P_В.И.=33,4 Мпа, Q_т3=920кН. Эти трубы в соответствии с эпюрой наружного избыточного давления можно применять выше 2200 м.

Длина 2-ой секции l₂=2763-2200=563м.

Вес 2-ой секции

Суммарный вес 2-х секций

Затем определим  с учётом растягивающих нагрузок от веса труб первой и второй секций колонны: