Следовательно, третья секция может быть применена до устья.
Проверим верхнюю трубу третьей секции на разрыв от внутреннего давления.
Определим по графику внутреннее избыточное давление на глубине L=0м, т.е. на устье.
Проверим верхнюю трубу третьей секции на растяжение от веса первой, второй секции и от собственного веса.
Определим вес третьей секции: 
, условие выполняется.
Таблица 8
Результаты расчета обсадных труб
| №секции | Длина Li , м |
Группа прочности |
Толщина стенки, мм |
Вес погонного метра, кН | Вес секции, кН |
Фактические | ||
| nсм | nв | np | ||||||
| 1 | 396 | Д | 12,1 | 0,466 | 184,5 | 1,5 | 4,5 | - |
| 2 | 1958 | Д | 10,6 | 0,414 | 810,6 | 1,7 | 2,3 | 7 |
| 3 | 1430 | Е | 12,1 | 0,466 | 666,38 | 4,8 | 2,57 | 1,34 |
4. Обоснование режима спуска обсадной колонны
При спуске колонны труб возникает опасность гидроразрыва пород из-за эффекта поршневания. Поэтому необходимо ограничивать скорость спуска колонны труб.
Рассчитываем максимально допустимую скорость спуска эксплуатационной колонны в момент нахождения башмака в районе продуктивного пласта (Н=2962-3240).
Гидростатическое давление на глубине 2962 м, создаваемое буровым раствором будет равно:
.
Давление гидроразрыва пород в продуктивном пласте равно:
.
Запас давления составляет:
,
где 
коэффициент линейных потерь;
L-длина участка;
U-скорость движения жидкости;
внутренний диаметр скважины;
диаметр обсадной колонны;
увеличение давления.
Определяем критическую скорость движения жидкости, при которой происходит переход из ламинарного режима течения в турбулентный.
где 
статическое напряжение сдвига, Па.
.
Зададимся скоростью спуска 
Рассчитываем 
при движении обсадной колонны в обсаженной части скважины.
где 
скорость движения жидкости в кольцевом пространстве;
диаметр эксплуатационной колонны;
диаметр проходного сечения;
коэффициент режима движения жидкости.
Предположим, что режим турбулентный. Тогда,
,
наше предположение верно.
Число Рейнольдса: 
где 
вязкость жидкости.
,
Рассчитываем при движении обсадной колонны в необсаженной части скважины.
,
,
,
Общее увеличение давления 
.
Увеличиваем скорость спуска до 3 м/с и повторяем расчет 
при движении обсадной колонны в обсаженной части скважины.
,
,
.
при движении обсадной колонны в необсаженной части скважины:
Общее увеличение давления 
.
Графически определяем максимально допустимую скорость спуска обсадной колонны.
Рис.7. Зависимость скорости спуска колонны от давления
Максимально допустимая скорость спуска эксплуатационной колонны 
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
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»
7 Охрана труда
Охрана труда - это система правовых, санитарно-гигиенических и организационно- технических мероприятий целью которых является создание комфортных и безопасных условий труда.
Основные причины травм и несчастных случаев, встречающихся в УБР, можно подразделить на технические, организационные и санитарно-гигиенические.
К техническим причинам относят несовершенство или конструктивные недостатки оборудования, несовершенство технологического процесса, рабочего инструмента.
К организационным относят: неправильная организация рабочего места, его загроможденность посторонними предметами, нарушение инструкций, применение непригодного инструмента.
К санитарно-гигиеническим причинам относят: загрязненность производственной среды ядовитыми веществами, нерациональное освещение, шум, вибрация, метеорологические условия.
Наиболее трудоемкими и травмоопасными операциями в бурении являются СПО, ремонт оборудования и приготовление промывочной жидкости на буровой.
Основными причинами травм при СПО являются:
Несогласованное действие рабочих одной вахты, конструктивные недостатки оборудования и инструмента, нерациональное расположение и загромождение рабочей зоны, недостаточная степень механизации трудоемких процессов, сложная производственная среда. Исходя, из этого применяют мероприятия, устраняющие эти недостатки.
Спуск и цементирование обсадных колонн в цикле строительства скважины, травмоопасные и ответственные процессы.
Крепление скважины допускается только после проверки мастером и механиком основных узлов вышки, ее вертикальности, надежности талевой системы, лебедки, ротора, фундамента вышки и правильности показаний КИП. Крепление скважины недопустимо без утвержденного главным инженером плана проведения соответствующих работ, акта на опрессовку цементировочной головки и обратных клапанов. Трудоемкость крепления скважины связано с подготовкой обсадных труб к спуску, навинчиванием и цементированием труб, перемещением элеватора на столе ротора, закрытием крышки элеватора, при цементирование скважины трудоемок процесс загрузки цементосмесительной машины.
В процессе закачивания цемента в скважине создается очень высокое давление и по этому персонал не должен находиться в опасных зонах, так же запрещены ремонтные работы.
При вскрытии продуктивных пластов возможны нефтегазопроявления и одна из опасностей - это наличие сероводорода. При этом следует уделять особое внимание удельному весу промывочной жидкости и других ее параметров. На каждой буровой должны быть приборы - газоанализаторы, противогазы, а также комплект безискрового инструмента.
Так же пожароопасная работа с промывочными жидкостями. Необходимо уменьшать температуру промывочной жидкости, не допускать разлива раствора, следить за концентрацией взрывчатых газов.
8 Охрана окружающей среды
Общие сведения
Работы по строительству скважин должны осуществляться в соответствии с нормативными документами, инструкциями и правилами по охране окружающей среды с учетом специфических условий района проведения работ.
Сведения о районе работ строительства скважин по проекту: сведения о состоянии местности и рельефе; данные о размере отводимых во временное пользование земельных участков; источники водоснабжения, электроэнергия, связи и местных стройматериалов, используемых при строительстве скважин, приведены групповом проекте.
Проектные технико-технологические решения, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды.
Основные потенциальные источники загрязнения окружающей среды при строительстве скважин:
- буровые растворы, материалы и реагенты для их приготовления и обработки;
- буровые сточные воды (БСВ) и буровой шлам (БШ);
- тампонажные растворы, материалы и реагенты для их приготовления и обработки;
- горючесмазочные материалы (ГСМ);
- пластовые минерализованные воды и продукты освоения скважины (нефть, газ, минерализованные воды);
- продукты сгорания топлива при работе двигателей внутреннего сгорания и котельной.
- хозяйственно-бытовые жидкие и твердые отходы;
- загрязненные ливневые сточные воды.
Влияние потенциальных загрязнителей на окружающую среду не одинаково и зависит от:
- типа буровой установки, способа монтажа и привода энергии;
- конструкции скважины;
- применяемого способа бурения;
- продолжительности строительства скважин
- природно-климатических условий района;
- ситуационной и инженерно-геологической характеристики района;
- гидрогеологической характеристики поверхностных вод и
29-04-2015, 00:57