Расчет одноступенчатого цементирования

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Расчет одноступенчатого цементирования

Цель: научиться использовать физико-математический аппарат для решения расчетно-аналитических задач.

Задание: провести расчет одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны.

При изучении дисциплины «Крепление нефтяных и газовых скважин» студент заочной формы обучения самостоятельно выполняет контрольную работу. Контрольная работа, являясь одной из обязательных форм самостоятельной работы студентов и этапом подготовки бакалавра, предполагает:

- систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по специальности и применение этих знаний в решении конкретных задач;

- развитие навыков самостоятельной работы и овладение методикой сбора и анализа полученной информации при решении разрабатываемых в контрольной работе вопросов и заданий

Содержание задания

Одноступенчатое цементирование скважины – цементирование, при котором тампонажный раствор поднимается до проектной высоты в один прием.

Цементирование по этому способу осуществляется в тех случаях, когда скважина не имеет осложнений. Перекрываемые пласты не поглощают раствор, высота перекрытия ствола скважины тампонажным раствором позволяет цементировать при однократной подаче тампонажного раствора.

Расчет сплошного одноступенчатого цементирования обсадной колонны заключается в следующем: определение объемов тампонажного раствора, продавочной и буферной жидкости; определение количества материалов (сухого тампонажного цемента, воды и реагентов затворения тампонажного цемента), необходимых для их приготовления; выбор типа цемента и рецептуры тампонажного раствора; установление допустимого времени цементирования скважины, необходимого числа агрегатов и цементно-смесительных машин, а также давлений в конце процесса цементирования.

После расчета цементирования и выбора состава цементного раствора приводится техническая характеристика цементировочных агрегатов, цементно-смесительных машин, схема обвязки устья скважины при цементировании, технологическая оснастка обсадной колонны, мероприятия по подготовке бурового оборудования, скважины и обсадных труб к спуску обсадной колонны, а также заключительные работы после цементирования.

Расчет одноступенчатого цементирования производится в соответствии с РД 39-00147001-767-2000 «Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин». В инструкции приведены все необходимые расчетные формулы, тампонажные материалы и буферные жидкости, приводятся примеры расчета одноступенчатого цементирования. Также методика расчета представлена в [2, стр. 364; 5, глава 10].

Номер варианта соответствует номеру студента в списке журнала группы. Индивидуальный вариант к контрольной работе представлен в таблице 1.

Требования к оформлению и срокам выполнения контрольной работы

Перед тем как приступить к решению задачи контрольной работы, следует изучить теоретический материал и примеры решения подобных задач, приведенных в рекомендуемой литературе. Расчеты следует выполнять последовательно, теоретически обоснованно с необходимыми пояснениями и достаточно подробно. При выполнении расчетов необходимо указывать литературу с отметкой страниц, таблиц, графиков, откуда взяты расчетные формулы и другие величины справочного характера.

Контрольная работа должна быть либо напечатана, либо написана четким, понятным почерком, без исправлений.

В контрольной работе должны быть приведены условия задачи, исходные данные и решения. Решение должно сопровождаться четкой постановкой вопроса (например, «Определяется …»); указываться используемые в расчетах формулы с пояснением буквенных обозначений; выполненные расчеты и полученные результаты должны быть пояснены.

Каждый студент после выполнения расчетной работы должен представить отчет о проделанной работе с анализом полученных результатов и выводом по работе. Отчет является документом, свидетельствующим о выполнении студентом контрольного задания, и должен включать:

• титульный лист, оформленный в соответствии с приложением 1;

• цели и задачи выполняемого практического задания;

• исходные данные;

• вывод;

• список используемой литературы, дату выполнения и личную подпись студента.

Необходимо при оформлении отчета соблюдать следующие требования. Для заголовков: полужирный шрифт, 16 пт, центрированный. Для основного текса: нежирный шрифт, 14 пт, выравнивание по ширине. Во всех случаях тип шрифта – Times New Roman, абзацный отступ 1, 25 см, одинарный междустрочный интервал. Поля: левое – 3 см, остальное – 2. При оформлении отчета используется сквозная нумерация страниц, считая титульный лист первой страницей. Номер страницы на титульном листе не ставится. Номера страниц ставятся по центру. Каждая таблица снабжается заголовком, в котором указаны ее номер и название. Значения всех физических величин должны приводиться в единицах СИ или в кратных и дольных от них.

Иллюстрации нумеруют в пределах раздела арабскими цифрами. Номер иллюстрации состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой, например, «рис. 3.1», «рис. 3.2».

Расчет следует проводить с точностью до двух значащих цифр

Допускается оформление отчета без использования ПК.

Работы, оформленные с нарушением требований, а также выполненные не по своему варианту, не рассматриваются и возвращаются на доработку.

Качество выполнения контрольной работы оценивается по зачетной системе: «зачтено» или «не зачтено». Преподаватель сопровождает данную оценку краткой письменной рецензией, в которой указывает достоинства и недостатки выполненной студентом работы.

Если работа не зачтена, студент вносит соответствующие исправления с учетом сделанных замечаний. Повторная проверка работы осуществляется, как правило, тем же преподавателем, который рецензировал ее в первый раз. Студенты, не выполнившие контрольную работу или не получившие зачета по ней, к экзамену не допускаются.

Таблица 1 Индивидуальный вариант контрольной работы

Номер варианта	Глубина спуска колонны H, м	Диаметр долота D_дол, мм	Наружный диаметр эксплуатационной колонны d_н.о.к,мм	Толщина стенки обсадной трубы (средн.) δ, мм	Высота подъёма тампонажного раствора от H_т.р, м	Высота цементного стакана в колонне h_ст, м	Коэффициент увеличения объёма ствола скважины за счёт каверн К_к, м	Плотность сухого цемента ρ _с.ц,кг/м³	Плотность бурового раствора ρ _б.р, кг/м³	Водоцементное отношение, m	Пластовое давление продуктивного горизонта Р_пл, МПа	Расстояние от поверхности до продуктивного горизонта z_пл, м	Температура в скважине, °С	Породы в интервале цементирования
		190, 5	139, 7				1, 3			0, 45				Устойчивые породы, не подверженные набуханию под действием воды
		215, 9	168, 3				1, 2			0, 5
		190, 5	139, 7	7, 7			1, 1			0, 5
		215, 9	146, 1	9, 5			1, 25			0, 45
		190, 5	139, 7	9, 2			1, 3			0, 45
		190, 5	139, 7	10, 5			1, 2			0, 5
		190, 5	139, 7				1, 3			0, 45				Пласты с АВПД
		215, 9	146, 1	8, 5			1, 15			0, 5
		215, 9	168, 3	8, 9			1, 3			0, 5
		190, 5	139, 7	7, 7			1, 2			0, 45
		215, 9	146, 1				1, 1			0, 5
		190, 5	139, 7	9, 2			1, 2			0, 5
		215, 9	146, 1	8, 5			1, 2			0, 45
		215, 9	168, 3	10, 6			1, 3			0, 5				Неустойчивые породы, склонные к обвалам и осыпям при воздействии на них воды Устойчивые породы, не подверженные набуханию
		215, 9	168, 3				1, 3			0, 5
		215, 9	146, 1	7, 7			1, 2			0, 45
		190, 5	139, 7	9, 2			1, 3			0, 5

	215, 9	168, 3		1, 1	0, 45	Наличие поглощений бурового раствора
	190, 5	139, 7	7, 7	1, 2	0, 45
	190, 5	139, 7	9, 2	1, 3	0, 5
	215, 9	168, 3	8, 9	1, 2	0, 45
	215, 9	146, 1	7, 7	1, 2	0, 5
	190, 5	139, 7	7, 7	1, 1	0, 5
	215, 9	146, 1	9, 5	1, 1	0, 5
	190, 5	139, 7	9, 2	1, 2	0, 5
	190, 5	139, 7		1, 2	0, 5
	215, 9	146, 1		1, 25	0, 45
Галит
	190, 5	139, 7	9, 2	1, 3	0, 45
	190, 5	139, 7	7, 7	1, 1	0, 5
	215, 9	146, 1	8, 5	1, 2	0, 5

Примечание: коэффициент потерь цемента при приготовлении цементного раствора К₂для всех вариантов принять 1, 05; коэффициент сжимаемости ∆ бурового раствора для всех вариантов принять D= 1, 02.

РАСЧЕТ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

Исходные данные

	Глубина скважины H, м
	Диаметр долота D_дол, мм
	Наружный диаметр обсадной колонны d_н.ок, мм
	Толщина стенки обсадной колонны 𝛿, мм
	Высота подъема тампонажного раствора H_т.р, м
	Высота цементного стакана h_ст, м
	Коэффициент кавернозности k_к
	Плотность сухого цемента ρ _с.ц., кг/м³
	Плотность бурового раствора ρ _б.р., кг/м³
	Водоцементное отношение, m
	Пластовое давление P_пл, МПа
	Расстояние до продуктивного горизонта Z_пл, м
	Температура на забое t, º С
	Коэффициент потерь цемента при приготовлении цементного раствора, К₂
	Коэффициент сжимаемости бурового раствора, ∆
	Породы в интервале цементирования

Схема цементирования представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 ― Схема одноступенчатого цементирования

1. Плотность тампонажного раствора,

где ρ _в – плотность воды (жидкости затворения), кг/м³.

Коэффициент аномальности

где g - ускорение свободного падения равное 9, 81 м/с².

Давление гидроразрыва, МПа

, условие выполняется

В случае невыполнения одного из неравенств следует скорректировать величину скорости восходящего потока и произвести повторный расчет до выполнения заданных условий или провести расчет двухступенчатого цементирования.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Расчет одноступенчатого цементирования