Анализ осложнений при закачивании скважин, их предупреждение и устранение на предприятие "Тюменбургаз"
5 Расчет цементирования обсадной колонны
В процессе цементирования обсадных колонн используется цементировочное оборудование Российского производства: цементировочные насосные агрегаты ЦА-320М, цементосмесительные машины 2СМН-20, цементовозы ЦВ-12, батареи манифольдные БМ-700, осреднительные емкости УСО-20. Для контроля процесса цементирования используется российская станция контроля цементирования (СКЦ-2М).
Цементирование кондуктора осуществляется с использованием обвязки цементировочного оборудования, которая предусматривает закачивание тампонажных растворов в скважину одновременно с их приготовлением (затворением), при этом растворы от каждой точки затворения через блок-манифольд БМ-700 подают непосредственно в цементировочную головку. Использование БМ-700 облегчает и ускоряет обвязку трубопроводов цементировочных агрегатов и более эффективно осуществляет централизованное управление процессом цементирования благодаря включению в схему станции контроля цементирования СКЦ-2М.
Цементирование эксплуатационной колонны. Для выравнивания и получения заданных параметров, затворяемых в различных точках тампонажных растворов, осуществляется с использованием обвязки цементировочного оборудования, которая включает в себя осреднительную емкость УСО-20. При такой схеме обвязки, затворяемый в различных точках из одинакового тампонажного материала раствор первоначально подают в осреднительную емкость, где его подвергают дополнительному перемешиванию для усреднения параметров. Затем, определенным числом цементировочных агрегатов тампонажный раствор отбирают из осреднительной емкости и, через БМ-700, по двум линиям высокого давления, которые присоединены к боковым кранам цементировочной головки, закачивают в обсадную колонну.
Для проведения качественного цементирования обсадных колонн предусматривается использование комплекса мероприятий по обеспечению наиболее полного замещения бурового раствора в затрубном пространстве тампонажным. К числу основных наиболее эффективных мер в этом направлении относятся:
* снижение статического напряжения сдвига и вязкости бурового раствора в процессе промывки скважины перед цементированием до минимально допустимых значений, регламентируемых геолого-техническим нарядом на проводку скважин;
* применение полного комплекта элементов технологической оснастки обсадных колонн;
* обеспечение скорости восходящего потока буферной и тампонажной жидкости в кольцевом пространстве 0,5-0,7м/с, с целью наилучшего вытеснения бурового раствора из кавернозных зон скважины и заполнения их цементным раствором;
* использование соответствующего вида и количества буферных жидкостей.
Помимо работы станции СКЦ-2М, в процессе цементирования обсадных колонн необходимо выполнять следующие контрольные операции:
- осуществлять замеры плотности тампонажных растворов и отбор проб в каждой точке затворения; пробы хранить в течение времени ОЗЦ;
- контролировать рабочее давление нагнетания жидкостей на цементировочных агрегатах и блок-манифольде манометрами высокого давления;
- определять текущий и суммарный объем закачанной в скважину жидкости тарированными емкостями цементировочных агрегатов;
- визуально контролировать характер циркуляции на устье скважины и, в случае возникновения признаков поглощения, корректировать режим процесса закачивания жидкостей;
- контролировать давление нагнетания жидкости затворения в смесительную камеру манометром с пределом измерения 6кгс/см2, установленным на нагнетательной линии водоподающего насоса.
Расчет количества потребного материала и цементной техники для цементирования эксплуатационной колонны.
В данном районе, на материалах которого выполнена курсовая работа, применяется прямое одноступенчатое цементирование. Плотность облегчённого цементного раствора =1,5г/см3.
Плотность цементного раствора =1,8г/см3.
Давление поглощения в продуктивном пласте Рпогл =50,56 МПа.
Условие предупреждения поглощения
,
где Ргст.оцр - гидростатическое давление от столба облегчённого глиноцементного раствора;
Ргст.цр - гидростатическое давление от столба цементного раствора.
Определим объём тампонажного раствора необходимый для цементирования нижнего участка цементным раствором.
,
где Кцр - коэффициент, учитывающий потери тампонажного материала;
dc и dн - соответственно, средний диаметр скважины и наружный диаметр колонны в пределах нижнего участка;
d0 - внутренний диаметр колонны близ её башмака;
hс - высота цементного стакана.
Из [4] Кцр=(1,03-1,05).
Определим объём тампонажного раствора необходимый для цементирования верхнего участка облегчённым цементным раствором.
Определим объём продавочной жидкости.
где Кс=(1,02-1,05) - коэффициент, учитывающий потери продавочной жидкости.
Определим объём буферной жидкости.
Определим количество тампонажного цемента для приготовления раствора с заданной плотностью.
где - водоцементное отношение.
Определим массу цемента:
Определим массу облегчённого цемента:
Определим необходимый объём воды.
- для цементного раствора.
-для облегчённого цементного раствора.
Определим необходимое количество смесительных машин.
,
где - насыпная плотность цемента;
- вместимость одного бункера смесительной машины.
Количество машин для цемента:
Количество машин для облегчённого цемента:
Определим производительность одного смесителя.
где qж=7л/с производительность водяного насоса агрегата ЦА-320 из [4].
, для цементного раствора.
, для цементного раствора.
, для облегчённого цементного раствора.
, для облегчённого цементного раствора.
Определим продолжительность закачки агрегатом ЦА-320.
,
где V - объём закачиваемой жидкости;
t - время закачки;
Qмах - максимальная подача агрегата.
Из [4] имеем, производительность ЦА-320:
на 1 скорости Q=1,7 л/с;
на 2 скорости Q=3,2 л/с;
на 3 скорости Q=6,0 л/с;
на 4 скорости Q=10,7 л/с.
Найдём время закачки буферной жидкости:
- на 3 скорости.
Найдём время закачки цементного раствора: Qмах=qсм
Найдём время закачки облегчённого цементного раствора: Qмах=qсм
Найдём время закачки продавочной жидкости:
- время начала продавки на 4 скорости.
- продавка тремя агрегатами на 3 скорости.
- продавка одним агрегатом на 2 скорости.
Построим график работы агрегатов и цементосмесительных машин.
Суммарное время закачки
"right">Таблица 9
Время, % |
При расходе л/с |
||||||||||||||
Давление на устье, МПа |
Давление на забое, МПа |
||||||||||||||
Г.стат |
1,7 |
3,2 |
6 |
10,7 |
12 |
21,4 |
г.стат |
1,7 |
3,2 |
6 |
10,7 |
12 |
21,4 |
||
0 |
0 |
1,19 |
2,11 |
2,38 |
2,81 |
2,92 |
3,68 |
33,15 |
33,8 |
33,86 |
33,95 |
34,07 |
34,1 |
34,36 |
|
10 |
0,17 |
2,13 |
2,31 |
2,58 |
3,01 |
3,12 |
3,9 |
33,46 |
34,15 |
34,21 |
34,3 |
34,43 |
34,5 |
34,75 |
|
20 |
-0,23 |
1,718 |
1,96 |
2,24 |
2,67 |
2,78 |
3,57 |
33,77 |
34,5 |
34,56 |
34,66 |
34,8 |
34,84 |
35,13 |
|
30 |
-,063 |
1,421 |
1,6 |
1,89 |
2,32 |
2,441 |
3,23 |
34,09 |
34,84 |
34,91 |
35,01 |
35,16 |
35,2 |
35,51 |
|
40 |
-1,62 |
0,471 |
0,66 |
0,94 |
1,39 |
1,5 |
2,31 |
34,39 |
35,18 |
35,25 |
35,35 |
35,52 |
35,56 |
35,9 |
|
50 |
-0,56 |
0,61 |
0,72 |
0,87 |
1,17 |
1,25 |
2,03 |
35,06 |
35,89 |
35,96 |
36,07 |
36,25 |
36,29 |
36,64 |
|
60 |
2,29 |
3,44 |
3,55 |
3,71 |
4,02 |
4,11 |
4,91 |
35,89 |
36,85 |
36,93 |
37,04 |
37,23 |
37,28 |
38,66 |
|
70 |
5,19 |
6,31 |
6,43 |
6,59 |
6,91 |
7,0 |
7,82 |
36,9 |
37,81 |
37,9 |
38,01 |
38,22 |
38,27 |
38,66 |
|
80 |
8,22 |
9,33 |
9,45 |
9,62 |
9,95 |
10,05 |
10,88 |
37,92 |
38,89 |
38,99 |
39,11 |
39,32 |
39,38 |
39,78 |
|
90 |
11,18 |
12,28 |
12,4 |
12,57 |
12,92 |
13,02 |
13,85 |
38,88 |
39,89 |
39,99 |
40,12 |
40,34 |
40,4 |
40,82 |
|
100 |
14,01 |
15,06 |
15,18 |
15,35 |
15,71 |
15,81 |
16,66 |
39,68 |
40,71 |
40,82 |
40,95 |
41,18 |
41,24 |
41,66 |
По результатам таблицы 9 построим график 5.
График 5.
Необходимые для цементирования материалы, цемент (в бункерах смесительных машин) должны быть заблаговременно доставлены на буровую. До начала цементирования цементировочные агрегаты и смесительные машины, которые будут участвовать в операции, должны быть соединены с устьем скважины через цементировочную головку системой трубопроводов. Чтобы ускорить обвязку оборудования используют специальный гидравлический блок манифольда, на котором имеются два коллектора: напорный и раздаточный - для присоединения линии от цементировочных агрегатов, и комплект труб с быстросъемными соединениями. Перед началом цементирования руководитель работ указывает объемы, которые должны быть закачены, последовательность ввода агрегатов и смесительных машин в работу и т.д. На рисунке 2 указана схема обвязки оборудования при цементировании эксплуатационной колонны.
Рис. 2
Перед началом операции мерники цементировочных агрегатов 1,2,3,4, заполнены водой, а агрегата 5- продав очной жидкостью. Реагенты, которые требуются для обработки тампонажного раствора, предварительно растворяются в воде или уже перемешаны с сухим цементом.
На первом этапе цементирования насосы агрегатов 1 и 4 нагнетают воду в смесительные машины 7 и 8, куда одновременно поступает сухая смесь цемента из бункеров. Из смесителя тампонажный раствор поступает в напорный коллектор блока манифольдов (БМ), а потом и в цементировочную головку 6. Сразу же после закачки расчетного объема тампонажного раствора в эксплуатационную колонну краны на нижних боковых отводах цементировочной головки закрывают, а через верхний боковой отвод агрегатом 5 закачивают продавочную жидкость.
Одновременно промывают насосы, линии обвязки агрегатов и напорный коллектор от оставшегося тампонажного раствора, а мерники цементировочных агрегатов 1,2 заполняют продавочной жидкостью, которую подают насосы через раздаточный коллектор блока манифольдов. После промывки открывают краны на нижних отводах головки 6 и закачивают в колонну продавочную жидкость насосами агрегатов 1,2,3 через напорный коллектор блока манифольдов. Последние несколько м3 продавочной жидкости закачивают одним агрегатом, чтобы точно определить посадку продавочной пробки на кольцо-стоп.
За плотностью, объемом, давлением следят в станции контроля цементирования. После завершения всех работ скважину оставляют на ОЗЦ.
Рис. 6 Схема расположения техники для цементирования
Рис. 2.6 Схема обвязки.
1, 2 - Смесительные машины с цементным и облегченным цементным растворами;
3 - ЦА для приготовления цементного и облегченного цементного раствора;
4 - ЦА начинающий продавку;
5 - Цементировочная пробка;
6 - Цементировочная головка;
7 - Блок манифольда;
8 - Станция контроля за цементированием.
6 Выбор способа освоения скважины, организация процесса освоения
По истечении регламентированного срока твердения тампонажного раствора герметизируют межколонное пространство с тем, чтобы можно было контролировать давление в нем.
Обвязку колонн друг с другом производят колонной головкой ОКК1-21-245 146. Перед обвязкой обсадную колонну, которая с момента окончания цементирования должна оставаться подвешенной на крюке буровой установки натягивают с расчетным усилием, а затем при помощи клиньев подвешивают в головке. После подвески на верхний конец колонны навинчивают фланец и соединяют его с фланцем корпуса головки.
Для освоения в эксплуатационную колонну спускают колонну НКТ. Устье скважины герметизируют при помощи фонтанной арматуры, крестовину, которую ставят на верхний фланец колонной головки. В основе всех способов освоения лежит уменьшение давления столба жидкости в скважине ниже пластового и создании депрессии.
Вызов притока производят следующим образом:
1) установить насосный агрегат, смонтировать факельную линию;
2) присоединить агрегат к нагнетательной линии и затрубному пространству;
3) опрессовать выкидные и задавочные линии на полуторократное давление от ожидаемого рабочего;
4) соединить выкидную линию с трубным пространством;
5) заменить в НКТ скважинную жидкость на облегченную (техническая вода) закачкой ее через затрубное пространство;
6) перекрыть затрубное пространство задвижкой;
7) ожидать притока из пласта.
Перфорация обсадной колонны осуществляется перфораторами типа ПК. Перфорационными средами являются:
бпс>0,7 - солевой раствор NaCl
бпс 0,7 - спецжидкость КПС - 1 (КПС - 1М)
Перфорационной средой - раствор NaCl является солевой раствор, используемый в качестве продавочной жидкости при цементировании эксплуатационной колонны. Кислой перфорационной средой КПС - 1(КПС - 1М) плотностью 1,16г/см3 колонна заполняется на 150м выше искусственного забоя (объем 3м3).
Вызов притока осуществляется путем смены солевого раствора на техническую воду с последующей ее аэрацией. При этом допустимой является депрессия раздела «нефть - вода» - 15кгс/см2, а «газ - нефть» - 7кгс/см2 на каждый метр мощности перемычек.
Для вызова притока могут быть использованы пенные системы с использованием бустерной насосно - компрессорной установки УНБ-1-16040бк разработанной ЗАО «Бустер - Ранко»