Технология строительства скважины (стр. 8 из 10)

Определение внутренних избыточных давлений

Z=0:

Z=400 м:

Z=2750 м:

2.7.4 Выбор и расчет обсадных труб для эксплуатационной колонны

Выбор обсадной колонны производим из условия недопущения смятия и разрыва колонны, страгивания резьб при спуске.

Максимальное наружное избыточное давление Р_ни = 23,25 МПа, поэтому для первой секции выбираем трубы, имеющие:

Р_кр1 ≥ Р_ни×[n₁],

Р_кр1³23,25×1,2=31,6 Мпа

Выбираем трубы диаметром 168 мм и толщиной стенки δ = 10,6 мм, с группой прочности «Е», имеющие следующие характеристики:

Р_кр = 44,0 МПа, Р_т = 60,7МПа, Р_стр = 2010 кН.

Длина 1-ой секции l₁=110 м (60 м плюс 50 м выше кровли эксплуатационного объекта). Вес ее определяется по формуле:

Q_i=q_i×l_i, (2.40)

где Q_i– вес соответствующей i-ой секции, кН;

q_i- вес 1м трубы соответствующей i-ой секции, кН;

l_i – длина соответствующей i-ой секции, кН.

Q₁=0,414 × 110 =45,5 кН.

По эпюре (рисунок 2.7) находится давление Р_НИZ на уровне верхнего конца 1-ой секции на глубине 3070 м Р_НИZ=24,8 МПа. Следующая секция имеет толщину 8,9 мм для которых Р¹_КР =24,1 МПа. Определяется значения Р_КР2 для труб второй секции. Из условий двухосного напряжения с учетом растягивающих нагрузок от веса 1-ой секции по формуле:

P^I_КРi+1= P_КРi+1× (1-0,3× (Q _i/Q _i+1)) МПа, (2.41)

где Q_i – вес предыдущей секции, кН;

Q_i+1 – растягивающая нагрузка при которой напряжения в теле трубы достигают предела текучести для определяемой секции, кН;

P_КРi+1 – наружное избыточное давление на глубине установки определяемой секции, МПа.

P^I_КР2 = 24,8× (1-0,3× (45,5/1686))=24,6 МПа.

Глубина спуска 2-ой секции принимается равной 2970 м.

Толщина стенки труб 2-ой секции принимается 8,9 мм. Так как наружные избыточные давления к устью продолжают уменьшаться, то трубы с данной толщиной стенки их выдержат. Дальнейший расчет проводится из условия прочности на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении. Длина секции определяется по формуле:

li=([P] - ∑Q_i-1)/q_i,м, (2.42)

где q_i– вес 1 м труб искомой секции, кН;

∑Q_i-1 – общий вес предыдущих секций, кН;

[P] – допустимая нагрузка на растяжение, кН.

Допустимая нагрузка на растяжение определяется по формуле:

[P]=Р_СТ/n^I₃, кН, (2.43)

где Р_СТ – страгивающая нагрузка для соединений труб соответствующей секции, кН.

[P]=1640/1,3= 1261,5 кН.

Длина 2-ой секции определяется по формуле (2.42):

l₂=(1261,5-45,5)/0,354=3435 м

Принимается длина 2-ой секции 3070. Тогда вес 2-ой секции по (2.40):

Q^I₂=3070 × 0,354=1086,8 кН.

Вес 2-х секций составит ∑Q^I= 45,5+1086,8=1132,3 кН.

Сводные данные о конструкции обсадной колонны приведены в табл. 2.18.

Таблица 2.18 - Сводные данные о конструкции обсадной колонн

№ п.п. секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, м	Вес ,кН			Интервал Установки, м
				секции	суммар-ный	1 м труб
I	E	10,6	110	45,5	45,5	0,414	3180 -3070
II	E	8,9	3070	1086,8	1132,3	0,354	3070 - 0

2.8 Цементирование обсадных колонн

2.8.1Расчет необходимого количества материалов

Для облегчения качественного крепления обсадной колонны выбираем портландцемент ПЦТ-ДО-50.

Определяем водоцементное отношение для облегченного цементного раствора и для цементного раствора по формуле:

(2.44)

где ρ_ц = 2920 кг/м³ – плотность цементного раствора;

– для облегченного цементного раствора:

– для цементного раствора:

Найдем необходимый объем:

– облегченного цементного раствора:

– цементного раствора:

Объем воды для приготовления:

(2.47)

– для цементного раствора:

– для облегченного цементного раствора:

Количество цементировочной техники:

(2.48)

где ρ_нас –насыпная плотность цементного порошка;

V_бунк –объем бункера цементосмесительной машины СМН-20;

Для приготовления цементного раствора:

Для приготовления облегченного цементного раствора:

Всего потребуется для приготовления и закачки цементных растворов 3 машины 2СМН-20.

Производительность смесителя 2СМН-20 по цементному раствору:

(2.49)

где Q_В – производительность водяного насоса, л/с;

Производительность смесителя 2СМН-20 по облегченному цементному раствору:

(2.50)

где Q_В – производительность водяного насоса, л/с;

Число цементировочных агрегатов для закачки цементного раствора (ЦА-320):

Так как производительность смесителя по цементному раствору 21,8 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

для закачки цементного раствора.

Число цементировочных агрегатов для закачки облегчённого цементного раствора:

Так как производительность смесителя по облегчённому цементному раствору 16,73 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

для закачки облегчённого цементного раствора.

2.8.2Общая потребность в цементировочной технике

Для приготовления цементного и облегчённого цементного растворов необходимо три машины 2СМН-20.

Для подачи воды и начала продавки необходимо два агрегата ЦА-320.

Для закачки цементного и облегчённого цементного растворов необходимо шесть агрегатов ЦА-320.

Всего необходимо восемь цементировочных агрегатов ЦА-320.

Также для цементирования используем блок манифольдов 1БМ-700 и станцию контроля цементировании СКЦ-2М-80.

Таблица 2.19 - Распределение тампонажных материалов

Смеситель	ЦА	Материал	Цемент, т	Вода, м3	Буф. ж., м3	Продавка, м3
1	1	ОЦР	14,153	7,08	11,36
	2	ОЦР		7,08	11,36
2	3	ОЦР	14,153	7,08	11,36
	4	ОЦР		7,08	6,62
3	5	ЦР	3,843	0,87	4,8
	6	ЦР		0,87	4,8
-	7	Подача воды
-	8	2

Результаты расчета на ЭВМ процесса цементирования приведены в приложении 1.

График процесса закачки и продавки цементировочного раствора приведены на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- График процесса закачки и продавки цементного раствора

2.8.3 Расчет времени цементирования

Буферная жидкость:

Облегченный цементный раствор:

Цементный раствор:

Продавка:

Итого времени t=104,3×1,05=1 ч. 49 мин.

Расчетное время цементирования меньше, чем время начала схватывания, цементного раствора (t_нсхв»3:20-3:40).

2.8.4 Контроль качества цементирования

Наиболее эффективным методом, позволяющим получить максимальную информацию о качестве цементирования обсадной колонны не зависимо, от температуры и плотности тампонажного камня, является акустическая цементометрия. Для контроля качества цементирования обсадной колонны применяют акустические цементомеры АКЦ-1 и АКЦ-2. путем совместной интерпретации кривых акустической цементограммы представляется возможным: