Анализ осложнений при закачивании скважин, их предупреждение и устранение на предприятие "Тюменбургаз"

курсовая работа

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»

Делись добром ;)