При решении задач измерения величин принимаются в Международной системе (СИ).

 

№ вари анта	dэк	Глуби-на скважи-ны, м	Характеристика зон совместимых условий бурения
Зона 1	Зона 2	Зона 3
Интер-вал Н1, м	Максим. пластовое давление Рпл, МПа	Миним. давление гидрораз-рыва Рпл, МПа	Интервал Н2,м	Максим. пластовое давление Рпл, МПа	Миним. давление гидрораз-рыва Рпл, МПа	Интервал Н3,м	Максим. пластовое давление Рпл, МПа	Миним. давление гидрораз-рыва Рпл, МПа
			0…300	3,1	4,5	300…1800	22,8	26,8
			0…400	4,2		400…1200	12,6		1200…2450	30,2	35,4
			0…350	3,7	4,8	350…1900	22,4	27,3
			0…450	4,6	7,2	450…1300		17,7	1300…2500	28,9	32,4
			0…400	4,3	5,5	400…2000	23,1	28,4
			0…500	5,9	7,5	500…1400	16,8	20,8	1400…2550	31,8	36,4
			0…450	5,2	7,6	450…2050	25,6	28,7
			0…550	6,2	8,1	550…1450	18,2	21,2	1450…2600	33,5	37,1
			0…500	5,3	7,5	500…2100	24,6	30,8
			0…600	6,9		500…1500	18,3	22,3	1500…2650	33,8	38,4
			0…270	2,8	3,5	270…1800		26,8
			0…370	3,8		370…1200	12,6		1200…2450	27,2	30,4
			0…170	1,7	2,7	170…1900	22,4	25,3
			0…470	5,0	6,8	470…1300	14,0	16,7	1300…2500	27,9	31,4
			0…420	4,2	5,5	420…2000	22,1	27,4
			0…520	5,9	7,5	520…1420	14,8	20,8	1420…2550	26,5
			0…400	4,2	7,6	400…2050	22,6	25,7
			0…500	5,0	8,1	500…1400	15,2	19,2	1400…2600	29.6	34,1
			0…300	2,9	5,5	300…2100	23,6	29,8
			0…200	2.0	4,1	200…1500	15,3	20,3	1500…2400	27,8	31,4
			0…150	1,6	2,8	150…1600	18,6	21,8
			0…300	4,7		300…1200	13,6		1200…2200	26,2
			0…250	2,5	4,8	250…1800	19,4	26,3
			0…450	5,3	7,2	450…1300	13,7	17,7	1300…2450	26,5	31,4
			0…400	4,6	5,5	400…2100	24,1	28,4
			0…500	5,9	7,5	500…1400	15,8	19,8	1400…2700	31,8	36,4
			0…450	4,7	6,6	450…2050		28,7
			0…550	6,2	8,1	550…1450	16,2	21,2	1450…2600		37,1
			0…500	5,2	7,5	500…2100	24,6	30,8
			0…600	6,9		500…1500		22,3	1500…2650		38,4

Методические указания к решению задачи №1:

Для выбора числа обсадных колонн используется совмещенный график изменения пластового, давления гидразрыва пород и гидростатического давления столба промывочной жидкости построенный на основании исходных данных в координатах глубина - эквивалент градиента давления. Под эквивалентом градиента давления понимается плотность жидкости, столб которой в скважине на глубине определения создает давление, равное пластовому или давлению гидроразрыва.

Для решения задачи совмещенный график давления строить не следует, так как в условии задачи уже даны интервалы зон совместимых условий бурения.

Количество зон равно количеству зон совместимых условий бурения.

Глубина спуска обсадных колонн принимается на 10-20 м выше окончания зоны совместимых условий но не выше глубины начала следующей зоны совместимых условий.

По техническим правилам ведения работ при строительстве скважин и требованием охраны недр и окружающей среды подъем цемента за колонной осуществляется до устья.

Выбор диаметров обсадных колонн и диаметров долот осуществляется снизу вверх, начиная с эксплуатационной колонны. Диаметр эксплутационной колонны зависит от способа заканчивания скважины, условий ее эксплуатации и задается заказчиком на буровые работы.

Диаметр долота D_д, которым предстоит бурить ствол скважины под колонну обсадных труб, определяется по формуле:

Dд = D_M+2d (1)

где D_M- диаметр муфты спускаемой колонны обсадных труб, мм

d - зазор между муфтой обсадной трубы и стенками скважины, мм

Величина зазораd зависит от диаметра и типа соединений обсадных труб и профиля скважины, сложности геологических условий, гидродинамических давлений при бурении и креплении, интервала выхода из под башмака предыдущей колонны.

Наружный диаметр

обсадной колонны, мм 114, 141, 168, 219, 273,325, 377

127 146, 194 245 299 351 426

Кольцевой зазор d, мм<15 <20 <25 <30 <35 <45<50

Схема определения диаметра следующей колонны:

- по формуле (1) находят диаметр долота для бурения ствола скважины под эксплуатационную колонну, кольцевой зазор из данных, приведенных выше;

 

- по ГОСТ 20692-75 принимают ближайший диаметр долота D_dэ, (таблица 2)

таблица 2

Номинальный диаметр долота	Предельное отклонение диаметра, мм	Высота долота, мм	Номинальный диаметр долота	Предельное отклонение диаметра, мм	Высота долота, мм
По ГОСТ 20692-75 (Изменение №2, введено с 01.01.82)	По ГОСТ 20692-75(изменение №2, введено с 01.01.82)
46,0			212,7
59,0	+0,6		215,9
76,0			222,3
93,0			242,9
97.0			244,5
98,0			250,8
112,0			269,9
118,0			295,3
120,6			304,8
132,0
139,7			311,1	+0,8
			320,0
146,0	+0,8		349,2
151,0			374,6
161,0
165,1			393,7	+1,6
171,4			445,5
187,3
190,0				+2,4
200,0

 

- по ГОСТ 632-80 выбирают диаметр обсадной колонны D_к, минимальный внутренний диаметр которой для беспрепятственного пропуска долота должен удовлетворять условию d_к = D_dэ+ (4…5мм) (таблица 3)

 

Труба	Муфта
Условный диаметр	Наружный диаметр	Толщина стенки	Внутренний диаметр	Теоретическая масса 1 м, кг	Наружный диаметр	длина	Максимальный внутренний диаметр	Ширина торцовой плоскости	Масса, кг
	114,3		102,3 100,3 98,3	16,0 18,5 21,0			116,7	6,0	4,8
			115,0 113,0 111,0 109,0	17,9 20,7 23,5 26,2			129,4	6,0	6,0
	139,7		127,7 125,7 123,7 121,7 119,7 117,9	19,8 22,9 26,0 29,0 32,0 34,9			142,1	6,5	7,1
	146,1	6,5	133,0 132,0 130,0 128,0 126,0 124,0	22,4 24,0 27,2 30,4 33,5 36,6			148,5	6,5	8,0
	168,3	6,5	155,3 154,3 152,3 150,3 148,3 146,3 144,3	25,9 27,8 31,6 35,3 39,0 42,6 46,2			170,0	6,5	9,1
	177,8		163,8 161,8 159,8 157,8 155,8 153,8	29,5 33,5 37,4 41,4 45,2 49,0			180,2	6,0	10,1
	193,7		179,7 177,7 175,7 173,7 169,7	32,3 36,6 41,0 45,3 53,8			196,1	6,5	12.2
	219,1		205,1 203,1 201,1 199,1 195,1	36,6 41,6 46,6 51,5 61,3			221.5	7,5	16,2
	244,5		228,5 226,5 224,5 220,5	46,6 52,2 57,8 68,8			246,9	7,5	17,9
	273,1		257,1 255,1 253,1 249,1	52,3 58,6 64,8 77,2			275,5	7,5	20,7
	298,5		282,5 280,5 278,5 276,5 274,5	57,3 64,2 71,1 78,0 84,7			300,9	7,5	22,4
	323,9		305,9 303,9 301,9 299,9	69,8 77,4 84,4 92,2			326,3	8,5	23,4
	339,7		321,7 319,7 317,7 315,7	73,3 81,3 89,1 96,9			342,1	8,5	25,5
				75,9 84,0 92,2 100,3				8,5
				81,6 90,4 99,2 107,9				8,5
	406,4		388,4 386,4 384,4 382,4	88,1 97,7 107,2 116,6			408,8	8,5	35,8
				102,5 112,5 122,5				8,5	37,5
				134,7			510,4	8,5	44,6

 

После решения задачи необходимо нарисовать схему конструкции скважины и свести результаты решения в таблицу 4

Например:

Конструкция скважины

 

Ø324 Ø245 Ø168

 

 

 

 

Элементы конструкции скважины	Интервал зоны совместимых условий бурения	Dк, мм	Dд, мм	Глубина спуска колонны, м	Интервал цементирования, м
Кондуктор	0 – 500		393,7	0 - 480	480 - 0
Промежуточная колонна	500 – 1400		295,3	0 - 1380	1380 - 0
Эксплуатационная колонна	1400 - 2550		215,9	0 - 2550	2550 - 0

Методические указания к решению задачи №2:

 

Соответствующий учебный материал дан в (2 стр.119..121)задача 28, стр. 154..155, задача 44

 

1. Определяем необходимый объем бурового раствора для механического бурения:

V_бур = n·Н, м³

- где n- норма расхода бурового раствора на 1 м проходки, м³/м

- Н – интервал бурения под эксплуатационную колонну, м (для упрощения расчёта необходимого принять глубину спуска эксплуатационной колонны).

2.Определяем плотность исходного бурового раствора, применяющего для бурения под предыдущую колонну.

В зависимости от глубины скважины плотность бурового раствора определяется:

-для скважины глубиной до 1200м

-для скважины глубиной свыше 1200м

- где P_пл – пластовое давление, Мпа

- g - ускорение свободного падения

3.Определяем необходимую плотность ρ_бр для вскрытия продуктивного пласта.

4.Определяем количество глины для приготовления 1м бурового раствора

q_гл = , т/м³

где ρ_в – плотность воды, кг/м³

5.Определяем объём бентонитового глинопорошка в 1м³ раствора:

6.Определяем количество утяжелителя, необходимое для утяжеления 1м³ бурового раствора от ρ^'_бр до ρ_бр:

7.Определяем объём утяжелителя в 1м³ утяжелённого раствора:

8.Рассчитываем объём скважины:

- где D_к - внутренний диаметр промежуточной колонны, D_к = 245 мм, б = 9 мм.

- D_д - диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну, D_д = 215,9 мм

- Н- глубина скважины, равная глубине спуска эксплуатационной колонны, м

- Н_к - глубина спуска предыдущей колонны, м

9.Определяем общий объём бурового раствора (с учётом запаса), требуемого для проводки скважины:

- где V_пе - объём приемных емкостей буровых насосов (10 – 40 м³);

- V_ж – объём желобной системы (4 – 7 м³);

- а – числовой коэффициент, учитывающий запас бурового раствора, (а = 1.5)

10.Определяем количество глинопорошка для бурения всей скважины:

11.Определяем количество утяжелителя для обработки бурового раствора исходной плотности ρ^'_бр

12.Определяем объём воды в 1м³ утяжелённого раствора:

13.Определяем общее количество воды для приготовления бурового раствора:

Методические указания к решению задачи №3:

Соответствующий учебный материал дан в (1 стр.361..365) и задача 88(2).

 

1. Определяем плотность тампонажного цементного раствора:

2.Определяем объём цементного раствора, подлежащего закачке в скважину:

где d_эк^вн - внутренний диаметр эксплуатационной колонны в м, б_эк = 8 мм;

3.Определяем количество сухого цемента для приготовления цементного раствора:

4.Определяем количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учётом потерь при затворении цементного раствора:

, т

5.Определяем необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-ной консистенции:

6.Определяем необходимое количество продавочного раствора:

7.Определяем объём буферной жидкости для обеспечения качества цементирования:

8.Определяем подачу насосов ЦА для обеспечения скорости восходящего потока цементного раствора равной W= 2 м/с:

м³

где V_ст – объём цементного стакана, м³

Н_цр = Н - высота подъёма цементного раствора, м.

9.Определяем максимальное деление на цементировочной головке в конце цементирования:

где P₁ – давление, необходимое для преодоления сопротивления обусловленного разностью плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве, МПа

где P_пл – пластовое давление, МПа

g - ускорение свободного падения

Р₂- давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, МПа

Величину Р₂ обычно находят по эмпирическим формулам. Наиболее распространённой является формула Шищенко – Бакланова

Для скважины глубиной более 1500м

1.6, МПа

10.В соответствии с Q и Pмах выбираем тип ЦА.

11.Определяем число ЦА из условий их подачи q, рассчитанной при P_мах.

По таблицам 4,6 находим диаметр втулки насоса, при которой обеспечивается максимальное давление несколько большее или равное расчётному Р_мах

12.Рассчитываем необходимое число цементносместительных машин в зависимости от массы цемента, его насыпной объёмной массы и вместимости бункера

, машин

где V_бун – объём бункера

Y_н- насыпная объёмная масса цемента для нормальных цементов при водоцементном отношении равном 0,5 принимается 1,21 г/см³

13.Определяем количество n₁ работающих ЦА при закачке буферной жидкости исходя из объёма буферной жидкости и объёма мерного бака цементировочного агрегата:

агрегата

где q_мб –объем мерного бака цементировочного агрегата

14.Определяем число работающих ЦА-n₂ при закачке тампонажного цементного раствора:

= 2 ∙ 5,15 = 10,3 = 11 агрегатов

15.Закачивание 0,98 объёма продавочного раствора будет осуществляться 5 ЦА при подаче ЦА на III скорости – q_III =14,1 л/с.

Оставшиеся 0.02 объёма продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при подаче q_III.

16.Определяем время цементирование обсадной колонны:

17. Выбираем тип цемента в зависимости от забойной температуры и продолжительности цементирования из условия:

, мин.

где t_з – начало загустевания

Т_заб = G∙ Н, ᵒС

 

где G - геотермический градиент

 

Тип и характеристика цементов даны в таблицах(2, стр.246..251)

 

Краткая техническая характеристика цементировочного оборудования