Файл: Задачи по курсу Технология бурения нефтяных и газовых скважин.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 156
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
. Исходные данные:
- глубина скважины, … м,
- наружный диаметр бурильных труб, … мм,
- толщина стенки бурильных труб, … мм,
- группа прочности стали – «…»
- усилие натяжения бурильной колонны, …. кН,
- удлинение бурильной колонны, …. м.
1. Определяем верхнюю границу прихвата:
где 1,05 – коэффициент, учитывающий увеличение жесткости колонны за счет замковых соединений;
∆l– удлинение бурильной колонны, м;
E = 2,1 · 104 кН/см2 – модуль продольной упругости материала труб;
F = 0,785 ∙ (D2н ∙ D2в) = 0,785 ∙ (0,1272 – 0,1072) = 0,003676 м2 = 36,76 см2 – площадь поперечного сечения бурильной колонны;
∆P = 12,5 т = 125 кН – усилие натяжения бурильной колонны при котором произошла её деформация (удлинение) на величину ∆l;
2. Определяем допустимое число оборотов бурильной колонны при отбивке ротором:
где σт – предел текучести (табличная величина);
Kзп – коэффициент запаса прочности (безопасности) = обычно 1,2
– напряжение растяжения, где Qр – растягивающая нагрузка, равная весу неприхваченной части бурильной колонны; 31,79 кг = 317,9 Н – вес погонного метра бурильной трубы;
3. Определить необходимую плотность бурового раствора для глушения скважины при ГНВП.
Исходные данные: 3
- глубина скважины 3000 м
- начальная плотность бурового раствора 1200 кг/м3
- пластовое давление 37,0 МПа.
4
P = [P(давление в БК в БАР) : 3000 (глубина по вертикали) * 10,2] + 1,2
= (370 : 3000 * 10,2)+1,2 = 2,5 кг/л = 2460 кг/м3
4. Определить снижение давления на забой при подъёме … свечей без долива скважины буровым раствором и проверить вероятность возникновения ГНВП
.
Исходные данные:
- глубина скважины - … м
- длина свечи … м
- диаметр скважины - … мм
- типоразмер бурильных труб - ….
- плотность бурового раствора - … кг/м3
Так как конструкция скважины не указана, расчет производим согласно одного диаметра по всему интервалу. Чтобы определить снижение давления при подъёме инструмента без долива, нужно рассчитать давление на забой с полностью спущенным инструментом. Затем рассчитать объём скважины. Затем рассчитать объём металла поднятого на поверхность, после чего вычесть из объёма скважины объём металла, этим самым мы найдем объём раствора в скважине после поднятия инструмента и пересчитаем этот объём на высоту столба БР в скважине и определим с какой силой этот столб давит на забой. После найдем разницу давления до поднятия и после.
Глубина СКВ (2000м); Длина свечи (24м*10св=240м); Диаметр скважины (215,9мм=0,2159м)* *коэф.ушир. 1,1 = 0,23749м; Типоразмер БТ (127*9); Плотность БР (1120кг/м3).
Рзаб = ρ ∙ g ∙ Н = 1120 ∙ 10 ∙ 2000 = 22400000 Па=22,4 МПа
Vскв = 0,785 ∙ 0,23749 ∙ 2000 = 372,86 м3
Vметалла = 0,785 ∙ (0,1272 – 0,1092) ∙ 240 = 0,8 м3
Vрастора в скв. после подъёма 10 свечей = 372,86 – 0,8 = 372,06 м3
HБР после подъёма 10 свечей=
= 1566,6 м
Рзаб после подъёма 10 свечей = 1120 ∙ 10 ∙ 1566,6 = 17546257 Па=17,5 МПа
ΔР = 22,4 – 17,5 = 4,9 МПа – на такую величину снизится давление
ГНВП не произойдет при соблюдении условия: Pпл > Pгс – ΔР – ΔРдин
где Θ– статическое напряжение сдвига (СНС) раствора
5. Определить коэффициент поглощающей способности Кп.с
Классифицировать зону поглощения.
Предложить методы её ликвидации
Дано:
- плотность бурового промывочного раствора ….. кг/м3;
- интенсивность поглощения - …л/с;
- статический уровень жидкости в скважине - …. м;
- динамический уровень жидкости в скважине - …. м.
Коэффициент поглощающей способности определяется по формуле:
Зная коэффициент поглощающей способности, можно классифицировать зону поглощения (табл.1).
Таблица 1. Классификация зон поглощения в зависимости от величины Kпс
Классификация зоны поглощения по Kпс и мероприятия по её ликвидации
6. Определить длину свободной части бурильной колонны, определить допустимые осевые нагрузки при её осевом расхаживании при следующих данных
:
- глубина скважины – ….. м
- наружный диаметр бурильной колонны – ….м
- толщина стенки колонны – … мм.
- дополнительная нагрузка натяжения – …. т
- группа прочности стали – …
- удлинение колонны при создании дополнительной растягивающей нагрузки – … см.
1. Определяем верхнюю границу прихвата:
где 1,05 – коэффициент, учитывающий увеличение жесткости колонны за счет замковых соединений;
∆l– удлинение бурильной колонны, м;
E = 2,1 · 104 кН/см2 – модуль продольной упругости материала труб;
F = 0,785 ∙ (D2н ∙ D2в) = 0,785 ∙ (0,1272 – 0,1072) = 0,003676 м2 = 36,76 см2 – площадь поперечного сечения бурильной колонны;
∆P = 12,5 т = 125 кН – усилие натяжения бурильной колонны при котором произошла её деформация (удлинение) на величину ∆l;
2. Определяем допустимое усилие при расхаживании:
Для бурильных труб группы прочности «E» предел текучести: σт = 550 МПа
Kзп = 1,2 – коэффициент запаса прочности
7. Определить относительное давление в скважине
Исходные данные:
hст = 17 м – статический уровень бурового раствора;
ρр = 1090 кг/м3 – плотность бурового раствора;
Hпг = 528 м – глубина залегания подошвы поглощающего горизонта.
Определить: Относительное давление в скважине при наличии поглощающего горизонта.
Решение:
Относительное давлением в поглощающем горизонте:
где ρб.р – плотность бурового раствора
ρв – плотность воды
В системе скважина – пласт величина плотности бурового раствора превышает значение относительного давления, т.е. ρр > Pо, следовательно, может произойти поглощение бурового раствора.
При условии
может происходить разгазирование раствора, перелив нефти и воды, а при значительном превышении над - газовые, нефтяные Ии водяные выбросы и фонтаны. Нарушения приствольной зоны скважины происходят также и в тех случаях, когда . Если существует равенство
, то условия бурения скважины в большинстве случаев нормальные.
Ответ: Относительное давление в скважине при наличии поглощающего горизонта равно Pо = 2,25
8. Определить плотность промывочной жидкости для глушения скважины ρ2
Условия задачи: Информация о поступлении пластового флюида в ствол скважины поступила во время бурения. Инструмент на забое.
Исходные данные:
Глубина залегания продуктивного гризонта НСКВ.= ….м.
Плотность промывочной жидкости, на которой велось бурение ρ1 = …. кг/м3
Избыточное давление в БТ, замеренное после закрытия ПВО Ризб. тр.= … МПа
Избыточное давление в кольцевом пространстве Ризб.кп. = … МПа.
После закрытия ПВО ждем достижения стабильного давления в кольцевом и трубном пространстве.
Избыточное давление в трубе + гидростатическое = пластовому. После того как выяснили пластовое давление, приступаем к глушению скважины. Предварительно рассчитав плотность БР для глушения.
Pпл = Pизб.тр + ρ1 ∙ g ∙ H
Вычисляем плотность раствора глушения:
где Kр – коэффициент репрессии = 1,05-1,1 в зависимости от глубины.
По другой версии эту же формулу используют, но вместо Kр – коэффициента репрессии используют ΔР – превышение избыточного давления, которое создается на дросселе, принимается не более 1,5 МПа.
Скважину можно заглушить, заменяя первоначальный буровой раствор плотностью ρ1 утяжеленным раствором плотностью ρ2. Давление Ризб.кп играет главную роль в процессе глушения скважины. Величину Ризб.кп необходимо постоянно контролировать на поверхности для предотвращения разрыва обсадной колонны и пласта ниже башмака обсадной колонны на разрыв от внутреннего давления. Закачивают утяжеленный раствор при постоянной, ранее установленной подаче, поддерживая дросселем давление в затрубном пространстве Ризб.кп также постоянным. Давление в бурильных трубах при этом уменьшается. После закачивания в скважину утяжеленного раствора в объёме, равном внутреннему объёму бурильных труб (эту величину рассчитывают заранее), фиксируют давление в бурильных трубах. Продолжают вести закачивание до тех пор, пока утяжеленный буровой раствор не выйдет на поверхность. При этом постепенно увеличивают проходное отверстие дросселя до полного его открытия и снижения противодавления до нуля в конце глушения ГНВП.
- глубина скважины, … м,
- наружный диаметр бурильных труб, … мм,
- толщина стенки бурильных труб, … мм,
- группа прочности стали – «…»
- усилие натяжения бурильной колонны, …. кН,
- удлинение бурильной колонны, …. м.
1. Определяем верхнюю границу прихвата:
где 1,05 – коэффициент, учитывающий увеличение жесткости колонны за счет замковых соединений;
∆l– удлинение бурильной колонны, м;
E = 2,1 · 104 кН/см2 – модуль продольной упругости материала труб;
F = 0,785 ∙ (D2н ∙ D2в) = 0,785 ∙ (0,1272 – 0,1072) = 0,003676 м2 = 36,76 см2 – площадь поперечного сечения бурильной колонны;
∆P = 12,5 т = 125 кН – усилие натяжения бурильной колонны при котором произошла её деформация (удлинение) на величину ∆l;
2. Определяем допустимое число оборотов бурильной колонны при отбивке ротором:
где σт – предел текучести (табличная величина);
Kзп – коэффициент запаса прочности (безопасности) = обычно 1,2
– напряжение растяжения, где Qр – растягивающая нагрузка, равная весу неприхваченной части бурильной колонны; 31,79 кг = 317,9 Н – вес погонного метра бурильной трубы;
3. Определить необходимую плотность бурового раствора для глушения скважины при ГНВП.
Исходные данные: 3
- глубина скважины 3000 м
- начальная плотность бурового раствора 1200 кг/м3
- пластовое давление 37,0 МПа.
4
P = [P(давление в БК в БАР) : 3000 (глубина по вертикали) * 10,2] + 1,2
= (370 : 3000 * 10,2)+1,2 = 2,5 кг/л = 2460 кг/м3
4. Определить снижение давления на забой при подъёме … свечей без долива скважины буровым раствором и проверить вероятность возникновения ГНВП
.
Исходные данные:
- глубина скважины - … м
- длина свечи … м
- диаметр скважины - … мм
- типоразмер бурильных труб - ….
- плотность бурового раствора - … кг/м3
Так как конструкция скважины не указана, расчет производим согласно одного диаметра по всему интервалу. Чтобы определить снижение давления при подъёме инструмента без долива, нужно рассчитать давление на забой с полностью спущенным инструментом. Затем рассчитать объём скважины. Затем рассчитать объём металла поднятого на поверхность, после чего вычесть из объёма скважины объём металла, этим самым мы найдем объём раствора в скважине после поднятия инструмента и пересчитаем этот объём на высоту столба БР в скважине и определим с какой силой этот столб давит на забой. После найдем разницу давления до поднятия и после.
Глубина СКВ (2000м); Длина свечи (24м*10св=240м); Диаметр скважины (215,9мм=0,2159м)* *коэф.ушир. 1,1 = 0,23749м; Типоразмер БТ (127*9); Плотность БР (1120кг/м3).
Рзаб = ρ ∙ g ∙ Н = 1120 ∙ 10 ∙ 2000 = 22400000 Па=22,4 МПа
Vскв = 0,785 ∙ 0,23749 ∙ 2000 = 372,86 м3
Vметалла = 0,785 ∙ (0,1272 – 0,1092) ∙ 240 = 0,8 м3
Vрастора в скв. после подъёма 10 свечей = 372,86 – 0,8 = 372,06 м3
HБР после подъёма 10 свечей=
= 1566,6 мРзаб после подъёма 10 свечей = 1120 ∙ 10 ∙ 1566,6 = 17546257 Па=17,5 МПа
ΔР = 22,4 – 17,5 = 4,9 МПа – на такую величину снизится давление
ГНВП не произойдет при соблюдении условия: Pпл > Pгс – ΔР – ΔРдин
где Θ– статическое напряжение сдвига (СНС) раствора
5. Определить коэффициент поглощающей способности Кп.с
Классифицировать зону поглощения.
Предложить методы её ликвидации
Дано:
- плотность бурового промывочного раствора ….. кг/м3;
- интенсивность поглощения - …л/с;
- статический уровень жидкости в скважине - …. м;
- динамический уровень жидкости в скважине - …. м.
Коэффициент поглощающей способности определяется по формуле:
Зная коэффициент поглощающей способности, можно классифицировать зону поглощения (табл.1).
Таблица 1. Классификация зон поглощения в зависимости от величины Kпс
| Коэффициент Kпс | 1 | 1-3 | 3-5 | 5-15 | 15-25 | >25 | |
| Классификация зон поглощения: категория | I | II | III | IV | V | VI | |
| Поглощение | Частичное | Полное | Интенсивное | Катастрофическое | |||
Классификация зоны поглощения по Kпс и мероприятия по её ликвидации
| Категория зоны по- глощения | Коэффициент поглощающей способности Kпс | Мероприятия по ликвидации поглощений |
| I | 1 | Переход на бурение с использованием глинистого раствора |
| II | 1–3 | Закачивание быстросхватывающейся смеси (БСС). Расход цемента 5-10 т |
| III | 3–5 | Закачивание БСС. Расход цемента 10-20 т |
| IV | 3–15 | Закачивание высоковязкой БСС, затворяемой на глинистом растворе или c добавлением в смесь бентонитового порошка, а также глинистых и глиноцементных паст. Расход 20-60 т |
| V | 15–26 | Перед закачиванием БСС снижать поглощающую способность скважины путем намыва песка или ввода инертных материалов. При снижении коэффициента Kпс ниже 15 – закачивать тампонирующую смесь, как и при ликвидации зоны поглощения IV категории |
| VI | >25 | Бурение без выхода циркуляции. Спуск промежуточной колонны |
6. Определить длину свободной части бурильной колонны, определить допустимые осевые нагрузки при её осевом расхаживании при следующих данных
:
- глубина скважины – ….. м
- наружный диаметр бурильной колонны – ….м
- толщина стенки колонны – … мм.
- дополнительная нагрузка натяжения – …. т
- группа прочности стали – …
- удлинение колонны при создании дополнительной растягивающей нагрузки – … см.
1. Определяем верхнюю границу прихвата:
где 1,05 – коэффициент, учитывающий увеличение жесткости колонны за счет замковых соединений;
∆l– удлинение бурильной колонны, м;
E = 2,1 · 104 кН/см2 – модуль продольной упругости материала труб;
F = 0,785 ∙ (D2н ∙ D2в) = 0,785 ∙ (0,1272 – 0,1072) = 0,003676 м2 = 36,76 см2 – площадь поперечного сечения бурильной колонны;
∆P = 12,5 т = 125 кН – усилие натяжения бурильной колонны при котором произошла её деформация (удлинение) на величину ∆l;
2. Определяем допустимое усилие при расхаживании:
Для бурильных труб группы прочности «E» предел текучести: σт = 550 МПа
Kзп = 1,2 – коэффициент запаса прочности
7. Определить относительное давление в скважине
Исходные данные:
hст = 17 м – статический уровень бурового раствора;
ρр = 1090 кг/м3 – плотность бурового раствора;
Hпг = 528 м – глубина залегания подошвы поглощающего горизонта.
Определить: Относительное давление в скважине при наличии поглощающего горизонта.
Решение:
Относительное давлением в поглощающем горизонте:
где ρб.р – плотность бурового раствора
ρв – плотность воды
В системе скважина – пласт величина плотности бурового раствора превышает значение относительного давления, т.е. ρр > Pо, следовательно, может произойти поглощение бурового раствора.
При условии
может происходить разгазирование раствора, перелив нефти и воды, а при значительном превышении над - газовые, нефтяные Ии водяные выбросы и фонтаны. Нарушения приствольной зоны скважины происходят также и в тех случаях, когда . Если существует равенство
, то условия бурения скважины в большинстве случаев нормальные.Ответ: Относительное давление в скважине при наличии поглощающего горизонта равно Pо = 2,25
8. Определить плотность промывочной жидкости для глушения скважины ρ2
Условия задачи: Информация о поступлении пластового флюида в ствол скважины поступила во время бурения. Инструмент на забое.
Исходные данные:
Глубина залегания продуктивного гризонта НСКВ.= ….м.
Плотность промывочной жидкости, на которой велось бурение ρ1 = …. кг/м3
Избыточное давление в БТ, замеренное после закрытия ПВО Ризб. тр.= … МПа
Избыточное давление в кольцевом пространстве Ризб.кп. = … МПа.
После закрытия ПВО ждем достижения стабильного давления в кольцевом и трубном пространстве.
Избыточное давление в трубе + гидростатическое = пластовому. После того как выяснили пластовое давление, приступаем к глушению скважины. Предварительно рассчитав плотность БР для глушения.
Pпл = Pизб.тр + ρ1 ∙ g ∙ H
Вычисляем плотность раствора глушения:
где Kр – коэффициент репрессии = 1,05-1,1 в зависимости от глубины.
По другой версии эту же формулу используют, но вместо Kр – коэффициента репрессии используют ΔР – превышение избыточного давления, которое создается на дросселе, принимается не более 1,5 МПа.
Скважину можно заглушить, заменяя первоначальный буровой раствор плотностью ρ1 утяжеленным раствором плотностью ρ2. Давление Ризб.кп играет главную роль в процессе глушения скважины. Величину Ризб.кп необходимо постоянно контролировать на поверхности для предотвращения разрыва обсадной колонны и пласта ниже башмака обсадной колонны на разрыв от внутреннего давления. Закачивают утяжеленный раствор при постоянной, ранее установленной подаче, поддерживая дросселем давление в затрубном пространстве Ризб.кп также постоянным. Давление в бурильных трубах при этом уменьшается. После закачивания в скважину утяжеленного раствора в объёме, равном внутреннему объёму бурильных труб (эту величину рассчитывают заранее), фиксируют давление в бурильных трубах. Продолжают вести закачивание до тех пор, пока утяжеленный буровой раствор не выйдет на поверхность. При этом постепенно увеличивают проходное отверстие дросселя до полного его открытия и снижения противодавления до нуля в конце глушения ГНВП.