Проектирование крепления скважины и расчёт цементирования колон на скважине № 1 Судовицкого месторождения

Ртр – потери давления в трубах.

 0.165 * rбр * Q2ца * L

Ртр = d5ср                                                  (15)

Рзат – потери давления в затрубном пространстве.

0.289 * rпр * Q2ца * L

Рзат = ( Дс - Дэк )3 ( Дс + Дэк )2                                      (13)

Рст – давление стоп – момента

Рст = 0.5÷1.0 МПа.

1.94*900 + 1.20*1150 + 615*1. 6

rсцр= 2600 = 1.6г/см3

Ррст = 0.01( 1.94 – 1.60 )( 2600 – 30 ) = 8.7 МПа

 0.165 * 1.31 * 26.72 * 2570

Ртр= 15.25 = 0.48 МПа

 _0.289 * 1.64 * 26.72 * 2600_

Рзат = ( 25.9– 16.8)3 * ( 25.9 – 16.8 )3 = 1.3 МПа

Рmax = 6.9 + 1.6 + 0.48 + 1.4= 10.68 МПа

Найденные значения заносим в таблицу № 19

 

Таблица 19 – Гидравлические потери при цементировании эксплуатационной колонны

 

Название колонны	Потери в трубном пространстве	Потери в затрубном пространстве	Давление «Стоп»	Разность гидростатических давлений	Суммарные потери
Эксплуатационная	0.48	1.3	1.0	8.7	11.48

 

Определяем тип цементировочного оборудования. Принимаем тип цементосмесительной машины 2СМН-20. Принимаем тип цементировочного агрегата ЦА-320М. Устанавливаем втулку – 100 мм.

Закачку цементного раствора начинаем на V-ой скорости так как

Рv>Ртр+ Рзат                                                           (14)

7.8 > 1.64+1.4

Закачивать продавочную жидкость можно на III-й скорости так как РIII>Рmax

Весь объём цементного раствора закачиваем на V-ой скорости.

4. Определяем количество цементировочных агрегатов.

N = Qv                                                                                                 (15)

N = 7.8 = 2.69

Принимаем 6 машины ЦА-320М.

5. Определяем количество смесительных машин 2СМН-20

m = 14.5 * γнц                                                 (16)

гдеγнц – насыпная масса цемента.γнц = 1.21÷1.25 г/см3

для цемента.

60.7

m = 14.5 * 1.25 = 3.34

принимаем 4 машины 2СМН-20

Итого для цементирования эксплуатационной колонны данной скважины необходимо 6 машины 2 СМН-20

9. Определяем количество цементировочных агрегатов для закачки тампонажного раствора.

n = 2*m                                                 (17)

 

для цементного раствора: n = 2*4= 8

10. Определяем время цементирования по формуле:

Vбж Vц.р Vоцр 0.98Vпр 0.02 Vпр

Тц = [( n1Qv )+( n2Q1v )+( n2Q1v )+( (n-1)Q1v )+( (n-1)Q111 )]+10мин         (18)

 

 3.5*103 60.71*103 0.98*48.4*103 0.02*48.4*103 +

Тц2ступень = [ 7.8 + 5*7.8 + 5*7.8 + 5.2 ] +10мин =7.4+ 25.9+20+3.1+10 =66.3мин.

Должно выполняться следующее условие: Тц< 0.75 Тнс

где Тнс – время начала схватывания цементного раствора (90 мин)

0.75*90 = 67 > 66. Условие выполняется. 
РАЗДЕЛ 2 ОХРАНА ТУДА ПРИ КРЕПЛЕНИИ СКВАЖИНЫ

 

Спуск обсадной колонны – весьма ответственная операция. Ей должна предшествовать тщательная подготовка элементов колонны, бурового оборудования и инструмента, а также самой скважины.

При спуске обсадной колонны на буровое оборудование действуют повышенные нагрузки. Поэтому перед её спуском следует проверить состояние и центрированность вышки, состояние бурового основания, фундаментов, исправность бурового оборудования, талевой системы. Все обнаруженные недостатки должны быть устранены до спуска обсадной колонны. Кроме того, необходимо проверить исправность инструментов, предназначенных для спуска обсадной колонны.

При спуске обсадной колонны в ночное время перед приёмным мостом и рабочей площадкой для усиления освещения устанавливаются прожекторы.

Кроме подготовки самой скважины, оборудования и инструмента важно подготовить также обсадную колонну. Подготовленные элементы обсадной колонны и опрессованные обсадные трубы доставляют на буровую. На буровой обсадные трубы укладывают на стеллажи не более чем в 4 ряда. При этом высота штабеля не должна превышать 1,25 метра, между рядами следует укладывать прокладки.

При подтаскивании обсадных труб от места выгрузки на приёмный мост буровой даже при помощи якоря и катушки возникает ряд опасных моментов. Для согласования действий бурильщика, работающего на катушке, и рабочих, подтаскивающие трубы, нужно, чтобы у приёмных ворот стоял рабочий – сигнальщик. Бурильщик должен включать катушку только после получения сигнала от рабочего о готовности труб к перемещению и о нахождении рабочих в безопасном месте.

Предохранительные кольца и ниппели следует отвинчивать специальным ключом. Чистка резьбы должна проводиться волосяными щётками. Во избежание порезов кистей рук и пальцев о заусенцы, следует работать в рукавицах. После очистки резьбу следует промывать углеводородной жидкостью.

По окончании всех подготовительных работ спуск в скважину обсадной колонны разрешается только при наличии у бурового мастера утверждённого плана проведения этой работы, акта на опрессовку обратных клапанов, цементировочной головки, а также копии анализа тампонажного цемента.

Спуск обсадной трубы состоит из следующих операций: подтаскивания трубы к ротору, шаблонирования, снятия предохранительного кольца, смазки резьбы, навинчивания очередной трубы с колонной, находящейся в скважине и спуске колонны. При выполнении этих операций возможны опасные моменты.

Подтаскивать трубы с мостков следует якорем при помощи пенькового каната. Запрещается рабочим находиться вблизи подтаскиваемой трубы. Подаваемую с мостков очередную трубу шаблонируют вторично. Шаблон, закладываемый в передний конец трубы, при её подъёме должен выпасть из противоположного конца. Во избежание ушибов ног нельзя находиться на пути выпадающего из труб шаблона.

Для обеспечения герметичности резьбовых соединений необходимо применять только специальные смазки.

Опасные моменты при навинчивании труб возможны из-за нахождения рабочих в радиусе действия ключа, разрыва пенькового каната и т.п.

При свинчивании обсадной трубы необходимо центрировать её по оси скважины. Для облегчения труда и создания безопасных условий работы верхового рабочего при центрировании труб обсадной колонны следует применять люльку.

Конструкция люльки предусматривает перемещение её по вертикали, а также по горизонтали, что необходимо во избежание зацепления люльки талевым блоком. На люльке находится устройство для центрирования труб обсадной колонны по оси скважины.

В процессе эксплуатации нужно следить за исправностью всех тросов и каната, пружины ловителя люльки, храпового устройства и за надёжностью крепления деталей.

При спуске обсадной трубы перемещать люльку по горизонтали к оси скважины следует после того, как очередная обсадная труба окажется над муфтой уже спущенной в скважину колонны. Это предотвратит задевание люльки движущимся талевым блоком. Далее люльку надо переместить по вертикали и установить на высоте, которая обеспечит удобство центрирования трубы с помощью вилки и освободить трубу от облегчённого элеватора в случае его применения.

Последнюю обсадную трубу, на которую устанавливается заливочная головка, нужно подобрать такой длины, чтобы верхний конец обсадной колонны находился невысоко над полом буровой. Это облегчит присоединение трубопроводов к головке и дальнейшие работы по обвязке устья для промывки и цементирования скважины.

По окончании промывки колонну обвязывают с цементировочными насосами.

Цементирование обсадных колонн – одна из самых ответственных работ при бурении скважины. Цементировочные агрегаты, цементосмесительные машины, а при наличии и водяные бочки располагаются и обвязываются по схеме с учётом площадки перед буровой. При необходимости площадку выравнивают и дополнительно расчищают.

Для цементирования глубоких скважин применяют большое число агрегатов. Расположение их относительно друг лруга и устья скважины должно отвечать требованиям безопасности, а именно: расстояние между агрегатами должно быть не менее 1м; агрегаты должны располагаться так, чтобы их кабины не были обращены к устью скважины; расстояние от агрегатов до устья скважины должно составлять не менее 10 м.

При цементировании сигналы должны подаваться одним лицом, ответственным за заливку, а на площадке должны присутствовать те лица, которые связаны с проведением заливки, остальные должны быть удалены на безопасное расстояние. После закачки цементного раствора в колонну и перед продавкой цемента необходимо устранить продавочную пробку из головки. После того как пробка будет выдавлена из головки в колонну, что видно по скачку давления на манометре, приступают к закачке продавочной жидкости всеми агрегатами в заданном объёме.

Во время закачки продавочной жидкости необходимо следить за работой насосов, герметичностью нагнетательной линии, кранов давления на цементировочной головке и сальников штуцеров.

Если необходимо закрепить соединения нагнетательного трубопровода в процессе цементирования, то следует приступать к ликвидации неисправностей только после остановки насосов агрегатов, подающих жидкость в неисправный трубопровод, закрытия соответствующего крана на цементировочной головке и снижения давления в трубопроводе до атмосферного.

Момент посадки пробки на упорное кольцо определяется по резкому повышению давления на насосе.

После окончания цементирования краны на цементировочной головке закрывают и давление на насосных агрегатах снижается до нуля через спускные линии замерных мерников медленным открытием кранов и только после этого отсоединяют и разбирают нагнетательные линии.

 

РАЗДЕЛ 3 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ

 

Производственная деятельность буровых предприятий неизбежно связана с техногенным воздействием на объекты природной среды. В силу специфических особенностей ведения горных работ процессы сооружения скважин отрицательно влияют на лито-, гидро- и биосферу. Техногенез при бурении скважин носит химико-токсический и физико-механический характер и проявляется в нарушении естественного экологического равновесия экосистем, снижения народнохозяйственной ценности гидросферы, падения ресурсо- и биогенетического потенциала биосферы и деградации отдельных компонентов природной среды. Для предупреждения загрязнения окружающей среды в процессе строительства скважин должен разрабатываться комплекс природоохранных мероприятий.

Охрана окружающей среды при строительстве скважин включает:

- защиту недр от загрязнения и рациональное использование природных минеральных ресурсов;

- защиту земной поверхности и воздушного бассейна от негативного влияния техногенных факторов при бурении и разработке нефтегазовых месторождений.

Охрана недр – это совокупность мероприятий по наиболее полному извлечению полезного ископаемого или максимально возможному сокращению его потерь, наиболее рациональному использованию минеральных ресурсов в народном хозяйстве, исключающих неоправданные потери минерального сырья и топлива, а также отрицательные воздействия на природу.

Охрана земной поверхности и воздушного бассейна – это совокупность правовых, организационных, экономических и инженерных мероприятий по исключению загрязнения объектов гидро-, лито- и биосферы материалами, химреагентами, технологическими жидкостями, используемыми при ведении буровых работ, образующимися отходами, а также физико-механического воздействия на компоненты природной среды, приводящего к нарушению нормального функционирования экосистем.

Сохранение окружающей среды в нефтегазодобывающей промышленности на экологически безопасном (нормативном) уровне имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при строительстве скважин, разработке и эксплуатации месторождений нефти и газа. К основным из них относятся следующие:

• предупреждение разрушения покрова Земли и растительности при строительстве скважин;
• предупреждение проникновения бурового раствора (или его фильтрата) в поры и трещины пластов с полезными ископаемыми. Особенно опасны гидроразрывы пластов с последующим поглощением бурового раствора;
• предупреждение открытых нерегулируемых газонефтеводопроявлений с целью сбережения полезных ископаемых;
• надёжное, долговечное крепление буровых скважин с совершенным разобщением пластов и предупреждением поглощения тампонажного раствора или его фильтрата на глубину, большую, чем предусмотрено технологическими соображениями;
• предупреждение движения флюидов между пластами по любым причинам;
• надёжное тампонирование скважин, оказавшихся “сухими“, истощившимися или аварийными, с целью предупреждения движения флюидов из пласта в пласт;
• выполнение мероприятий, использование устройств и технологических процессов, предусматривающих разобщение всех пластов, а не их части, в разрезе или герметизацию только устья с целью предупреждения
• продвижения флюидов к дневной поверхности;
• закачка значительных объёмов различных растворов и материалов в пласты при бурении в условиях поглощений;
• воздействие на пласты различными методами (тепловыми, химическими, силовыми и др.) с целью увеличения и ускорения поступления флюидов к скважине;
• форсированные отборы флюидов из пластов;
• закачка больших объёмов воды в пласты для восстановления или поддержания пластовых давлений;
• наличие значительного количества скважин даже в пределах одного и того же месторождения, что затрудняет контроль за всеми объектами;
• сжигание попутного газа;
• транспортирование нефти и газа в танкерах морем (утечки нефти и газа при этом, а также при бурении, добыче и авариях способствуют загрязнению окружающей среды).