Решение:

1) Предельно допустимую длину трехразмерной колонны заливочных труб с учетом растяжения от сил собственного веса определяют по выражению (расчет секций колонны труб ведется снизу вверх):

L = l₁ + l₂ + l₃, (1)

где l_1, l_2, l₃ - длина колонны труб соответственно нижней, средней и верхней секций, м.

, (2)

, (3)

. (4)

где Q_стр - страгивающая нагрузка на резьбовые соединения труб

соответствующего диаметра, кН.

К - коэффициент запаса прочности (равен 1,5);

q₁, q₂, q₃ - вес 1м труб диаметрами 73, 89 и 114 мм с учетом муфт, Н.

2) Длина нижней секции, состоящей из НКТ диаметром 73 мм, будет

м

Длина второй секции, состоящей из НКТ диаметром 89 мм, будет

м

Длина верхней секции, состоящей из НКТ диаметром 114 мм, будет

м

Тогда общая длина заливочных труб составит:

м.

2.7 Расчет цементирования скважин под давлением

Произвести расчет цементирования скважины под давлением при следующих данных:

глубина скважины 2450 м;

диаметр эксплуатационной колонны 168 мм;

приемистость скважины 0,3 м³/мин;

в скважину спущена комбинированная колонна заливочных труб диаметром 73*89 мм на глубину 2400 м (73-мм трубы на глубине 1600 м и 89-мм трубы на глубине 800 м);

среднегодовая температура воздуха 10 ⁰С.

Решение:

1) Определим температуру на забое скважины по формуле:

t_заб= t_ср + (0,01/0,025) Н. [11, стр. 60] (5)

Принимая второе слагаемое за 0,025 Н и подставив численное значение, получим:

t_заб = 10 + 0,025 х 2450 = 71,3 ⁰С.

2) Выбираем тампонажный цемент для «горячих» скважин (ГЦ), время начала схватывания с момента затворения у которого равно 105 мин. Тогда допустимое время цементирования:

Т_доп = 0,75 Т_зат = 0,75 * 105 = 79 мин. (6)

3) Определим объем колонны заливочных труб:

(7)

где d_в1 и d_в2 - соответственно внутренние диаметры НКТ диаметром

73 и 89 мм, м;

h₁, h₂ - соответственно длина секций колонны заливочных труб, м;

- коэффициент сжимаемости продавочной жидкости, равный 1,01-1,10 (принимая 1,02).

V = 1,02 * 0,785 (0,062² * 1600 + 0,076² * 800) = 4,9 + 3,7 = 8,6 м³.

4) Определим время, необходимое для полного заполнения колонны заливочных труб при работе одним агрегатом ЦА-320 М на скорости при диаметре втулок 115 мм:

, мин (8)

мин

Время вымыва излишка тампонажного раствора при обратной промывке при работе одним агрегатом ЦА-320 М на IV скорости:

Т_в = 1000 * 8,6/60 * 10,7 = 14 мин.

Время на затворение и продавку тампонажного раствора в пласт:

Т = Т_доп - (Т₃ + Т_в + Т₀), мин (9)

Т = 79 - (9 + 14 + 7) = 49

где Т₀ - время на подготовительные и заключительные работы при затворении цемента (5-10 мин).

5) Определим объем тампонажного раствора, который можно закачать в пласт за 49 мин:

V_тр = 0,3 * 49 = 14,7 м³.

Однако раствор, исходя из приемистости пласта, закачивают в несколько приемов. Поэтому принимаем V_тр = 7 м³.

Определим плотность тампонажного раствора по формуле:

(10)

где m - жидкостно-цементное отношение (m=0,4/0,5);

р_ц и р_ж - плотность соответственно тампонажного цемента и жидкости затворения, т/м³.

Тогда:

т/м³ (11)

Количество сухого цемента, необходимое для приготовления 7 м³ раствора, определяем по формуле:

(12)

Подставив численные значения, получим:

т.

Количество тампонажного материала, которое необходимо заготовить с учетом потерь при его затворении, составит:

G₁ = К1*G, (13)

где К₁ - коэффициент, учитывающий потери затворении тампонажного материала (при использовании цементосмесительных машин К₁ = 1,01, при затворении вручную

К₁ = 1,05 - 1,15)

Тогда:

G₁ = 1,01 * 8,6 = 8,7 т.

Количество жидкости, необходимой для затворения тампонажного материала, определяем по формуле:

(14)

где К₂ - коэффициент, учитывающий потери жидкости при затворении (К₂ = 1,05 - 1,10).

м³

2.8 Цементирование тампонажными смесями

При цементировании скважину наряду с тампонажным цементом применяют различные тампонажные смеси, состоящие из цементирующего материала (цемент, шлак, гипс и др.) и наи нцемент, шлак, гипс и др.ду с тампонажным цементом применяют различные тампонажные смеси, состоящие из цементирующего материаполнителя (песок, опока, бентонитовая глина и т.д.).

Определить количество шлака, необходимого для приготовления 1 м³ шлакопесчаного раствора плотностью р=2,0 т/м³, при соотношении компонентов К=3:2=1,5 (где К - отношение количества цементирующего материала G_цм к количеству наполнителя G_н).

Исходные плотности:

шлака р_цм=2,8 т/м³,

магнетитового песка р_н=3,3 т/м³.

В качестве жидкости для затворения используют техническую воду.

Решение:

G_Ц.М. - количество цементирующего материала (цемент, шлак и др.) т; , _Н, _Ц.М. - соответственно плотности жидкости затворения, наполнителя и цементирующего материала, т/м³; k - отношение количества цементирующего материала к количеству наполнителя.

Рисунок 2 - Номограмма для определения количества цементирующего материала в 1 м³ тампонажного раствора заданной плотности.

1) Для решения данной задачи воспользуемся номограммой, приведенной на рис. 2. В первом квадранте номограммы на оси ординат находим точку, соответствующую р_н = 3,3 т/м³ и от нее проводим горизонталь до пересечения с прямой коэффициента К = 1,5. Из точки пересечения с лучом р_цм = 2,8 т/м³. Затем перпендикулярно оси ординат проводим прямую до пересечения с кривой заданной плотности шлако-цементного раствора р = 2,0 т/м³, находящейся в третьем квадранте. Из полученной точки пересечения проводим вертикаль на шкалу значений G_цм и находим искомое значение G_цм =0,9 т/м³. необходимое количество наполнителя (песка) определяем по формуле:

G_н = G_цм/К (15)

G_н = 0,9/1,5 = 0,6 т/м³.

2) Количество жидкости, потребное для затворения смеси:

G_ж = р - (G_цм + G_н) (16)

G_ж = 2,0 - (0,9 + 0,6) = 0,5 т/м³.

3 Промышленная безопасность при проведении РИР

Ремонтно-изоляционные работы (РИР) являются одной из сложных, ответственных и трудоемких операций, качество которых в значительной мере зависит от степени подготовки скважины и наземного оборудования к проведению операции.

Комплекс подготовительных работ перед проведением РИР включает в себя следующее:

Необходимо подготовить площадку размером не менее 20 х 20 метров для размещения и расстановки техники.

В скважину спускают только прошаблонированные технологические НКТ.

При спуске НКТ в скважину обязательно производится тщательный их замер с занесением в журнал меры труб, где фиксируется:

- дата замера, оборудование низа колонны НКТ, диаметр НКТ;

- мера НКТ (поштучно и в нарастании);

- подпись бурильщика и мастера.

После спуска в скважину опрессовать колонну НКТ с использованием специального опрессовочного узла (ОУ) или опрессовочного клапана (согласно утвержденного регламента).

Заполнить скважину однородной по составу и плотности жидкостью. Переток жидкости из трубного и затрубного пространства не допускается.

Проверить наличие и исправность противовыбросового оборудования.

Определить приемистость скважины (согласно утвержденного регламента).

Заявка на проведение изоляционных работ должна быть передана в ЦИТС не менее чем за 12 часов. Подтверждение или перенос заявки производится не менее чем за 4 часа.

Ответственность за организацию подготовки скважины к проведению РИР несет мастер бригады.

Изоляционные работы проводятся по утвержденному технологическому плану главным технологом, с указанием ответственного за проведение работ.

Ответственный за проведение изоляционных работ лично проверяет:

- наличие в нужном количестве компонентов изоляционного состава, результаты анализа применяемого тампонажного материала, а также жидкости для затворения и продавки. (При использовании цемента в качестве тампонажного материала необходимо учитывать, что если со дня проведения анализа и выбора рецептуры до начала цементирования прошло 10 суток, то рецептуру и анализ следует подвергнуть контрольной проверке и в случае необходимости - корректировке. Цемент, хранившийся в цементносмесительных машинах более 2 суток подлежит перебункировке.);

- готовность спецтехники и дополнительного оборудования, а также правильность обвязки устья скважины (схема обвязки прилагается), ее герметичность, наличие и исправность ареометра;

- компоновку и меру инструмента;

- состояние и работоспособность ИВЭ-50 (ГИВ-6);

- свободный ход и вес колонны НКТ;

- наличие и исправность приспособления для герметизации устья скважины и задвижки.

При проведении РИР состав вахты должен быть полным.

Перед проведением работ производиться опрессовка нагнетательной линии на 1,5 кратное рабочее давление, восстановление циркуляции и контрольный замер приемистости.

Освещенность при работе в темное время суток должна соответствовать правилам регламентированным СНИП-23-05-95 (74).

Перед проведением изоляционных работ с целью увеличения приемистости допускается проведение СКО (ГКО) на опрессованных НКТ не более 3-х раз. При необходимости проведения дополнительной СКО (ГКО) НКТ опрессовываются повторно. В целях предотвращения потери приемистости, сократить до минимума время между СКО (ГКО) и проведением изоляционных работ. Опрессовки НКТ производяться только в случае использования фондовых НКТ.

В зимнее время в состав спецтехники включать ППУ.

При установке отсекающих мостов спуск НКТ ниже изолируемого интервала с последующей его изоляцией производить при условии, что приемистость составляет не более 400 м³/сут при давлении 100 атм. В остальных случаях НКТ устанавливаются выше интервала изоляции на 30 м.

Если в скважине находится солевой раствор, то тампонажную смесь необходимо отделить от солевого раствора буферной жидкостью, указанной в технологическом плане.

Если в процессе цементирования срезка не производилась, то после подъема НКТ на безопасную высоту (300 метров) произвести обратную промывку в объеме V = 1,5 V_нкт. Срезку производить в специальную емкость (желобную) с последующей утилизацией.

Для обеспечения безопасности, до начала работ, проводится проверка состояния техники безопасности и внеочередной инструктаж с работниками, участвующими в операции, с записью в журнале. Объясняется цель работ, распределяются обязанности ИТР и рабочих, устанавливается порядок проведения операции. Спецтехника расстанавливается на расстоянии 25 м от устья скважины. Нагнетательные линии опрессовываются по следующей схеме:

- без пакера опрессовка производится на 1,5 кратное давление от рабочего или давления опрессовки э/колонны.

- с пакером опрессовка производится на максимально допустимое давление при РИР - 250 атм.

Литература

1) Актуальные проблемы разработки и эксплуатации Арланского нефтяного месторождения. Сборник научных трудов АНК "Башнефть" № 103, Уфа -2005 .

2) Баймухаметов К.С., Гайнуллин К.Х., Сыртланов А.Ш., Тимашев Э.М., Геологичесское строение и разработка Арланского месторождения, - Уфа, РИЦ АНК «Башнефть», 1997.

3) Бобрицкий Н.В., Юфин В.А. Основы нефтяной и газовой промышленности. - М.: «Недра», 1988.

4) Гимамутдинов Ш.К., Дунюшкин И.И., Зайцев В.М., Коротаев Ю.Л., Левыкин Е.В., Сахаров В.А., Разработка и эксплуатация нефтянных, газовых и газо-конденсантных месторождений,- М.: Недра, 1998.

5) Жуков А.И., Чернов Б.С., Базлов М.И., Жукова М.А.. Эксплуатация нефтяных месторождений. - М.: «Гостоптехиздат», 1954.

6) Журнал «Нефтяное хозяйство».

7) Мищенко И.Т. Расчеты в добыче нефти. -М.: Недра, 2004.

8) Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях.- М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000.

9) РД 06-0001-89 Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение НТП в нефтяной промышленности.

10) РД 08-200-98 «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Москва, 2006.

11) Сулейманов А.Б., Карапетов К.А., Яшин А.С. Практические расчеты при текущем и капитальном ремонте скважин, - М: Недра, 1984.

12) Форест Грей. Добыча нефти. - М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2001.