Файл: Курсовой проект по дисциплине Бурение нефтяных и газовых скважин (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) задание.docx

где d_скв – диаметр скважины; d_н.тр – диаметр обсадной колонны; h – высота подъёма буферной жидкости в кольцевом пространстве (h = 200 м).

Определение необходимого объема цементного раствора будет складываться из нескольких объемов:

(7.5)

где V₁ – объем межтрубного пространства; V₂ – объем затрубного пространства; V₃ – объем цементного стакана ниже стоп-кольца

	(7.6)
	(7.7)
	(7.8)

где H – глубина спуска рассчитываемой колонны; h₁ – глубина спуска предыдущей колонны; h₂ – высота цементного стакана (h₂ = 20 м); k₁ – коэффициент, учитывающий неровности стенок скважины (k₁ = 1,1).

Определение необходимого объема продавочной жидкости:

(7.9)

где k₂ – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (k₂ = 1,05).

Определение количества сухого цемента, где m – масса сухого цемента в 1 м³ цементного раствора:

	(7.10)
	(7.11)

где k_ц – коэффициент, учитывающий потери сухого цемента при разгрузочных работах (1,03-1,05); V_ц.р. – расчетный объём цементного раствора; m – масса сухого цемента в 1 м³ раствора заданной плотности, В/Ц – водоцементное отношение (для цементных растворов нормальной плотности (1800-1900 кг/м³) – 0,4-0,55; для облеченных растворов – 0,6 - 1,2); k_в – коэффициент, учитывающий потери воды при разгрузочных работах (1,03 - 1,05); ρ

---

_в – плотность воды (1,01 г/см³).

Определение количества воды, необходимого для затворения:

(7.12)

Пример расчета для интервала 0-80:

Объем буферной жидкости:

Объем межтрубного пространства:

Поскольку в первом интервале при цементировании спущена одна труба, то объем межтрубного пространства равен:



Объем затрубного пространства:

Объем цементного стакана ниже стоп-кольца:

Объем цементного раствора:



Объем продавочной жидкости:

Масса сухого цемента в 1 м³ цементного раствора:

Количество сухого цемента:

Количество воды для затворения:



Для остальных интервалов расчеты аналогичны. Полученные результаты представлены в таблицах 20, 21.

Таблица 20. Результаты расчета объемов скважины и раствора по интервалам

Интервал, м	Объем м3
	Буферной жидкости	Цементного раствора	Продавочной жидкости
0-80	11,77	7,53	7,42
0-1130	6,94	45,14	72,5
620-2030	3,9	32,48	70,1
1520-3090	2,16	21,25	44,83

Таблица 21. Расход реагентов для приготовления раствора

Интервал, м	Наименование реагента	Назначение реагента	Расход реагента, кг			Количество воды для затворения, м3
			На 1 м3	На интервал
0-80	Цемент	Цементирование	1285,7	9976	4,11
0-1130	Цемент	Цементирование	1285,7	59784	24,39
620-2030	Цемент	Цементирование	1285,7	43007	17,54
1520-3090	Цемент	Цементирование	1285,7	28135	11,48

---

При цементировании скважины в качестве цементосмесительной машины будем использовать 2СНМ-20, а в качестве цементировочной машины ЦА-320.

Число цементосмесительных машин определяется формулой:



где – объем бункера смесительной машины (для 2СНМ-20 ).

Число цементировочных агрегатов определяется формулой:



где – подача насоса на 4 передаче (для ЦА-320 )

Время цементирования:

(7.15)

где – время приготовления цемента; – время прокачки буферной жидкости; – время прокачки раствора; – время прокачки продавочной жидкости:

(7.16)

(7.17)

(7.18)

(7.19)

где – расчетный объем буфера; – расчетный объем продавки; – подача цементировочного агрегата на первой подаче ( ); – производительность цементосмесительной машины ( ).

Пример расчета для интервала цементирования 0-80 м:

---

Расчеты для остальных интервалов схожи. Результаты вычислений показаны в таблице 22.

Таблица 22. Расчет времени цементирования

			, мин
0-80	1	5	11,62
0-1130	3	4	50,4
620-2030	3	3	48,83
1520-3090	2	2	41,42

На рисунке 3 представлена схема расстановки техники для цементирования интервала 1520 – 3090 м.



Рисунок 3 - Схема обвязки скважины при цементировании: 1 - цементосмесительная машина; 2 - блок затворения; 3 - цементировочный агрегат; 4 - осреднительная емкость; 5 - резервный цементировочный агрегат; 6 - линия подвода воды; 7 - автоцистерна; 8 – станция контроля; 9 – блок манифольдов; 10 – цементировочная головка

Расчет эксплуатационной колонны на прочность:

Расчет обсадной колонны сводится к определению расчетных нагрузок и их распределения по длине колонны, выявлению наиболее опасной из расчетных нагрузок в рассматриваемом сечении колонны и к подбору труб

---

, соответствующих заданным значениям коэффициента запаса прочности, для комплектования секций обсадной колонны.

1. 
   Расчет наружных избыточных давлений:
   

Так как для газовой скважины максимальные избыточные давления возникают в конце эксплуатации скважины, то расчет будем проводить для этого случая и для случая в конце цементирования при снятом давлении на устье.

В конце цементирования внутри эксплуатационной колонны находится продавочная жидкости ( ) в интервале 0 – 3080 м и цементный раствор ( ) в интервале 3080 – 3090 м. С наружной стороны от эксплуатационной колонны находится буровой раствор ( ) в интервале 0 – 1400 м, буферная жидкость ( ) в интервале 1400 – 1520 м и цементный раствор в интервале 1520 – 3090 м.

Тогда в интервале 0 – 1400 метров давления будут определяться по формулам:





Избыточное давление будет определяться выражением:



Для случая конца эксплуатации скважины расчеты будут схожими, за тем исключением, что на всем интервале.

Пример расчетов для глубины 1400 м:









Расчеты для других интервалов схожи. Результат расчетов показан на рисунке 4 в виде графиков.



Рисунок 4 - График наружных избыточных давлений

2. 
   Расчет внутренних избыточных давлений
   

Расчет будет производится для случая конца цементирования с давлением на устье и при опрессовки эксплуатационной колонны.

В отличие от расчета наружных избыточных давлений, при расчете внутренних необходимо учитывать давление на цементировочной головке, которое рассчитывается по формуле:

---