MINISTERUL EDUCATIEI, CERCETARII, TINERETULUI ~I SPORTULUI

Universitatea Petrol-Gaze din Ploie~ti Departamentul de Invatamant la Distanta ~i cu Frecventa Redusa

Mariea Marco

EXTRACTIA '

PETROLTJLUI N ofiuni fundamentale

Editura Universitatii Petrol-Gaze din Ploie~ti -2012-

Bibliografie

1. Crefu,I.: Hidraulica general a ~i subteranii, Editura Didactidl ~i

Pedagogica, 1983.

2. Macovei, N.: Deschiderea stratelor productive, Editura

Universitatii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 2008.

3. Marcu, M.: Extrac{ia petrolului. Aplica{ii numerice fn erupfia

naturalii # erup{ia artificialii, Editura Universitafii Petrol-Gaze

din Ploie~ti, 2005;

4. Minescu, F.: Fizico-chimia zaciimintelor de hidrocarburi, vol.l,

Editura Universitatii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 1994.

5. Nicolescu, N.: Intervenfii, repara{ii §i probe de producfie Ia

sonde, Editura Didactica ~i Pedagogica, Bucure~ti, 1985.

6; Popescu, C., Coloja, M.P.: Extrac{ia {i{eiului ~i gazelor asociate,

vol.l. Editura Tehnidl Bucure~ti, 1993.

7. Stoicescu, M.: Hidraulicii subteranii §i hidrotehnicii, Editura

Universitafii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 2007.

8. Tocan, I. Extrac{ia petrolului. Pregiitirea sonde/or pentru

exploatare # punere fn producfie, Editura Tehnica, Bucure~ti,

1998.

9. *** Catalogul Packer Systems, Baker Hughes, 2011.

10. ***Catalogul Wireline and Perforating Services, Halliburton,

2011.

209

Prin urmare cu dit viscozitatea titeiului cre~te cu atat ~i presiunea

dinarnica de fund cre~te ca urmare a cre~terii gradientului datorita freclirilor.

De asemenea, presiunea dinarnica de fund cre~te o data cu cre~terea

impurita!ilor ca urmare a cre~terii densitlitii medii a arnestecului gaze-lichid

care conduce Ia randul ei Ia cre~terea gradientului static.

0 data cu cre~terea diarnetrului tevilor de extractie, presiunea

dinarnica de fund scade ca urmare a scliderii gradientului datoritli freclirilor.

Pe de alta parte insa, gazele tind sa se strecoare prin Iichid, barbotandu-1,

tara a-1 aduce Ia suprafata. In aceste conditii sonda inceteazli sa mai produca

in eruptie naturala.

Pe masura ce ratia gaze-lichid cre~te, presiunea dinarnica de fund

scade, ca urmare a scaderii densitli!ii fluidului bifazic ~i deci a gradientului

static. Acest fenomen are Joe pina cand incepe sa creasca seminificativ

gradientul datorita fredlrilor ~i gradientul datorita acceleratiei ca urmare a

existentei unui debit foarte mare de gaze.

Ascensiunea combinatli a fluidului prin tevile de extractie se

modeleazli considerand pentru presiunile mai mari decat presiunea de

satura!ie modelul ascensiunii Iichidului prin tevile de extractie, iar pentru

presiuni mai mici decat presiunea de saturatie modelul ascensiunii fluidelor

bifazice prin tevile de extractie,

In ultima parte a unitatii de invatare se define~te Ia modul general

analiza nodala sau corelatia de functionare strat-sonda care permite

realizarea analizei fi.mcponarii sistemului strat-sondil precun1 ~i optimizarea

pararnetrilor acestuia. De asemenea, se prezinta modul practic de realizare a

analizei nodale in cazul unei sonde in eruptie naturala.

Bibliografie V

l.Marcu, M.: Extrac{ia petrolului. Aplica(ii numerice fn erup(ie natural a :ji

erup(ie artificialii, Editura Universitatii Petrol-Gaze din Ploie~ti, 2005;

2. Popescu, C., Coloja, M.P.: Extractia titeiului ~i gazelor asociate, vol.l.

Editura Tehnicil Bucure~ti, 1993.

208

lntroducere

Cursu! ,Extractia petrolului. Notiuni fundarnentale" este unul din cursurile de specialitate obligatorii incluse in prograrnul de studiu al studentilor din anul III IFR. Prin problematica abordatli, acest curs pune Ia dispozitia viitorilor ingineri, cuno~tintele de ansarnblu specifice extractiei petrolului.

Cursu! cuprinde notiuni privind curgerea fluidelor prin medii poroase, deschiderea ~i traversarea stratelor productive, completarea sondelor in dreptul stratului productiv, prevenirea ~i combaterea viiturilor de nisip, punerea in productie a sondelor, echiparnentul de fund ~i de suprafata al sondelor exploatate prin eruptie naturala ~i ascensiunea fluidelor prin jevile de extractie.

In cadrul laboratoarelor s-a urmlirit prezentarea unor echiparnente specifice exploatarii sondelor, precum ~i efectuarea unor aplicatii. Prin lucrlirile aplicative ~i testele de autoevaluare, studentii i~i fixeazli notiooile prezentate in cadrul cursului.

Aplicatiile au diferite teme ca: trasarea curbelor de comportare a stratului, determinarea debitului sondei ~i distributiei presiunii ~i vitezei fluidului produs de strat in jurul gaurii de sondli, calculul de fixare al unui packer, punerea in productie a sondelor, stabilirea lungimii niplelor in packer, determinarea variatiei presiunii de-a lungul tevilor de extractie in cazul ascensiunii fluidelor prin acestea.

Cursu! este structurat pe 5 unitati de invatare u~or de inteles ~i de asimilat. Resursele complementare utilizate de studenti constau dintr- o serie de aplicatii software realizate in Mathc~.d pentru rezolvarea problemelor. D<: asemenea, pe calculatoarele din laborator soot instalate software-uri comerciale ca Pipesim §i SandCade care pot fi utilizate de studenti in cadrul aplicatiilor. Pe langa aceste resurse, se dispune de prezentari multimedia ~i echiparnente reale din ~antier in scopul vizualizlirii constructiei ~i modului de functionare al diferitelor dispozitive introduse in gaura de sondil.

Criteriile de verificare soot urmatoar~le: Pentru activitatea Ia laborator ~i media notelor acordate Ia lucrlirile de

verificare se va considera 25% din nota finala, iar nota acordata Ia exarninarea finala va reprezenta 75% din nota finala.

Cerinteie de promovare sunt: • Rilspuns corect Ia 50% din subiectele ~i intreblirile de pe biletul de exarnen

~i frecventa peste 70% pentru obtinerea notei 5. • Rilspoos corect Ia I 00% din subiectele ~i intreblirile de pe biletul de exarnen

~i frecventa peste 95% pentru obtinerea notei 10.

5

V.7 Lucrarea de verificare

1. Sa se studieze tipurile de curgeri ale fluidelor prin tevile verticale

~i sa se evidentieze deosebirile dintre acestea, domeniile de existenta ale

acestora ~i modurile de determinare a variatiei presiunii de-a lungul tevilor

de extractie pentru fiecare tip de curgere.

2. Sa se arate c.um se poate folosi analiza nodala pentru a studia

modul de functionare al unei sonde.

Rezumat

Curgerea fluidelor prin tevile de extractie poate fi monofazica,

bifazica sau combinata. In functie de tipul curgerii, se poate aborda modul

de determinare a variaj.iei presiunii de-a lungul tevilor de extracfie. Prin

urmare, in cadrul acestei unitati de invatare se prezinta algoritrnii de calcul

~i metodologia de determinare a curbelor gradient sau de variape a presbnii

de-a lungul tevilor de ext: "<ctir:o pentm fiecare tip de cur€; ·ere. Cazul

ascensiunii lichidului pri11 tevHe de extractie este eel mai s1mplu de modelat,

alura variatiei presiunii de-a lungul tevilor de extractie fiind o dreapta. Se

mentioneaza ca acest tip de curgere este de&tul de rar inHHnit.

Curgerea fluidelor bifazice sau curgerea eterogena este cea mai des

intalnita prln tevile de extractie, ea manifestandu-se printr-o serie de

regimuri de curgere specifice atilt pentru tevile verticale cat ~i pentru cele

orizontale. Pentru modelarea curgerii amcstecului bifazic prin tevile de

extractie au fest definiti o serie de paran1etrii specifici.

In continuare se define~tc gradientul totai de presiune il

componentele sale. In scopul !ntelegerii modului de deteminare a

gradientuiui de presitme, se prezinta in detaliu metoda Hagedom-Brown,

precum ~i metodologia de trasare a curbei gradient.

Gradientul de presiune este influentat de o serie de parametrii dintre

care cei mai importanti sunt: viscozitatea fluidului, procentul de impuritati,

diametrul tevilor de extractie ~i ratia g~-lichid.

207

3. a. Influenta diametrului tevilor de extractie asupra cur bel or

gradient. Se considera urmatoarele valori ale diametrului interior a! tevilor

de extractie: a" =2 in; a" =2,s in; a/, =3 in. Cuprins ·-- -------------------~---------·---- ---------,

Presiunea, bar

10 20 30 40 50 60 70

b. Influenta impt:, :tlitilor asupra curbelo; gradienti. ~ 20<:<,;

I. - 40°/o' I. - ''0°-' 2 - /C' 3 - v t·'J·

I 0 lO

I G

I 100

I E 200 ' I ci 300 ' I liD 400 I E

·~ 500 1:

<til 600 "0 <1: 700

Sot 900

1000

-~

!

Presiunea, bar

20 30 40 50 60

206

lntroducere .............................................................................................................. 5 I.Notiuni de curgere a fluidelor prin mediul poros-cuprins ....................................................... 9

I. I Obiective ................................................................................................ : ........................... I 0 !.2 Curgerea pian radialii ~i stationarli a unui fluid incompresibil spre gaura de sondli .......... II

1.2.1 St;>bjlirea tipurilor de cutgere prin iliediul poros .................................................... II 1.2.2 Tes!UI1 ........................................................................ : .......................................... 13 !.2.3 Exercitii ! ....................................................................................................... 13 !.2.4 Curgerea omogenii ................ , ............................................................................. 13

1.2.4.1 Distribu(ia presiunii §i vitezei injurul giiurii de sondii ................................ 14 !.2.4.2 Debitril sondei, indicele de productivitate §i eficienta curgerii................... 17 1.2.4.3 Curbele de comportare a stratului in cazul curgerii omogene ...................... 20 1.2.4.4. 1dentificarea fenomenelor de contaminare a zonei de strat din apropierea giiurii de sondii §i a depletiirii stratului productiv cu ajutorul curbelor IPR ......... 21

1.2.5 Testul2 ................................................................................................................... 24 !.2.6 Exercitii 2 ................................................................................................................ 25 !.2. 7 Curgerea eterogena ............................................................................................. 27

!.2.7.1 Determinarea debitului sondei.. ................................................................... 27 I.2. 7.2 Curbele de comportare a stn!tului ;ri cazul curgeril eterogene .................... 29

!.2.8 Testul 3 ......................................................................................................... : ......... 33 1.2.9 Exerct(ii 3 ............................................................................................................. 34

I.3 Riispunsurile teste lor §i <.-;ercitiilor ........................................................................ 35 !.4 Lucrarea de verificare.... . . .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. . . . . . .. .......................... 45 Rezumat. ................................................................................................................................. 45 Bibliografie 1 .................................................................................. , ....................................... 46

II. Deschiderea, traversarea stratelor productive §i completarea sondei ln dreptul acestora ..... 47 II. I Obiective .............................................................................................................. : ........... 48 II.2 Deschiderea <i traversarea stratelor productive ................................................................ 49

11.2.1 Deschiderea §i traversarea stratelor productive cu presinni mari... ...................... 49 II.2.2 Deschiderea ~i traversarea stratelor productive cu presiuni mici .......................... 51 II.2.3 Prevenirea ccotaminiirii stratului productiv ................................ , ......................... 55 ll.2.4 Testul 1 ......................................................... ; ................................................. 56

II.3. Completarea sondei in dreptul stratului productiv ............................... " ........................ 56 II.3.1 Cazul stratelor bine consolidate ............................................................................. 56 II.3.2 Cazul stratelor slab consolidate .................................................... """"'"" ........... 58 11.3.3 Testul2 ........................... , ................... : ................................................................ 60

II.4. Prevenirea ~i combaterea viiturilor de nisip .................................................................... 61 II.4.1. lvietode de iuvestigare si previziune a viitmilor de nisip ............................. 62 II.4.2 Metode de prevenire a viiturilor de nisip .............................................................. 63

II.4.2.1 M:iode mecanice ........................................................................................ 64 II.4.2.2 Metode chimice .. " .................................... " ........................................ 81 IT.4.3 Teotul3 .......................................................................................................... 84

II.S Riispunsurile testelor ................................................................................................ 85 II.6 Lucrarea de verificare ............................................................................ 100 Rezumat.. ....................................................................................................................... I 00 Bibliografie.II ........................................................................................... :. ··•· ................. 101

III. Completarea sonde lor exploatate prin eruppe naturalii ........................................................ I 03

7

III. I Obiective .......................................................................................... 104 III.2 Completarea sonde lor de mica §i medie adancime exploatate prin eruptie naturala ... 105

III.2.1 Packere ............................................................................................................... 106 III.2.2.1 Calculul fixi\rii packerelor ....................................................................... 107 JII.2.2.2 Exercipi 1 ................................................................................................ 113

III.2.2 Capete de eruptie ................................................................................................ 114 III.2.3 'fevi de extracpe ................................................................................................. 120 III.2.4 Testul 1 ............................................................................................................... 124

III.3 Completarea sondelor de mare adancime exploatate prin eruptie naturala .................. 125 III.3 .I Echipamentul de suprafata ................................................................................. 125 III.3.2 Echipamentul de adilncime ................................................................................ 126 III.3 .3 Determinarea deformatiilor tevilor de extracpe §i stabilirea lungimii niplelor In packer ............................................................................................................................. 133 lli.3.4 Testu12 ............................................................................................................... 139 III.3.5 Exercitii 2 ........................................................................................................... 140

III.4 Raspunsurilor teste1or §i exercipilor ............................................................................. 141 III.5 Lucrarea de verificare ........................................................................... 147 Rezumat.... .. . . . . . .. . . .. .. . . . . . . .. . . ... . . . ...... .. . .. . .. .. ... . . .. .. .. . . . .. . . . . . . .. . .. . . . . . .. . .. . . .. .. . .. . ... .... .. ... . ... . .. ... . .. .. . . . 148 Bibliografie.III.. ..................................................................................................................... 148

N. Punerea In productje a sonde1or ........................................................................................... 149 N.l Obiective ........................................................................................................... 150 N.2 Principii generale ....................................................................................................... 151

IV.2.1 Punerea In productie prin circulatie .................................................................. 152 N.2.2 Punerea in productie prin denivclare cu piston ................................................. 157 N .2.3 Puncrea In productie prin deniveiare cu gaze comprimate ..................... 162 N.2.4 Punerea in productie prin denivelare cu azot. ........................................ 165

N.3 Testui ! ............................................................................................................ 169 N.4 Exercitii ! ........................................................................................................ 170 I\' 5 R" ·1 I . . . "I 17? . aspunsurLe lestu m ~I exercrtn or ..... .. .. ......... .............. ........ ............... ..... .... -N.6 Lucrarea de verificare .......................... , ...................................... 175 Rezurnat. .................................................................................... , . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . I 7 5 Bibliografie.N ......................................................................................................... 176

V.Ascensiunea fluidelor prin tevile de extractie ~i analiza nodaHL ........................................... l77 V.1 Obiective ......................................................................................................................... 178 V .2 Ascensiunea fluidelor prin tevile de extracpe ................................................................ 179

V .2.1 Principii generale ................................................................................................. 179 V.2.2 Ascensiunea lichidului prin tevile de extractie ................................................... 179 V.2.3 Ascensiunea fluide1or bifazice prin tevile de extractie ........................................ 181

V.2.3.1 Regimurile de curgere ........... : ....................... : .......................................... 181 V.23.2 Metode de determinare a gradientului de presiune ................................... J 84

V.2.4 Ascensiunea combinatii a !ichidului ~i fluidului bifazic prin tevile de extractie" ..................................................................................................................... 195

V.3. Analiza 11odala sau corelatia de fhnctionare strat-sonda ............................................... 197 V.3.1 Analiza nodalii in cazul unei sonde in emptie naturaHI ...................................... 198

V.4 Testul1 ........................................................................................................................... 200 V.S Exercifii1 ....................................................................................................................... 201 V .6 RAspunsurile teste! or ~i exercitiilor ............................................................................... 203 V.7 Lucrarea de verificare ........................................................................... 207 Rezumat. ................................................................................................................................ 207 Bibliografie V ........................................................................................................................ 208 Bibliografie ............................................................................................. 209

8

Raspunsurile exercitiilor

1. a. Presiunea dinamica de fund p d = 171.9 bar.

b. V ariatia presiunii cu adancimea

150 200

'. ' -+- .-L:L-: 0 100 200

E aoo .u 400 -' ,--- . . ~-

E soo ·c:; 600 i :~±t~=m:±±Ut

t·-1\!'+-1=8 .. T. :a!

' ___ .. , -r ..

f j

~ 1 m·-~·~ 14W . : : t- : ' : : i .. ~l-- ,.: l -i :_ .. "'" ::;,.w "'J±F,Ji-~ I 1000 1100 1200 1300

' ; .i:J . ~--4--:=L._

· . P -1.719ba

2. Presiunea din capul de eruNk este mai mica decat presiunea de

satGatie ceea ce inseamrtli eli pe tevi ar<O loc as.:ensiunea unui fluid bifazk.

Pentru determinarea curbei gradient s-a utilizat metoda de dete;minare a

gradientului de presiune elaboratli de Hagedorn-Brown. Presiunea dina'l:icii

este p d = 47 bar, iar curba gradient este prezentatli in figura de mai jos.

l I p1:Sbar Preslunea,bar P .. ,=90bar

i o 1 1o zo w 40 so 60 7~ 80 gp 100

i O H. · i-H+ .,-,-,- fH , i+i · nTC:OTtc·-1• ~.,; .-; i I •\! ,~. ,.,.,, -· . i··:n"r'l''"-'r• +If; . ..,,, i 100 1 , , ' :, ; , ~ ; ' ''' ';' '

1 ' , #r ·-wl· H+' 1 ~r~+fW 200 , , · " ,, : · : 1 , r l ! E j-f-'.f\1 'I- ,,J-rl . ,. 1' t l~n· :H+Rtit,

i rl 300

~Jil··. i i 1- -LU.·fl.'e.~H< • Heel"'' hf ;,;•.! '.· '.' ' .. ·.·,.I , "'e 400 1;! -rt~:·r:-i+~ : ~; ; ·; , -.: i :, , . - - :tt+ d-r-: I .~-j- I I ; ''-'·>·•+~· • .;J-: .,.,.H+ II~ ··±J·i-'1~ _ .. j.:.j., ! _ 500

. -1

, _ ·:r-1-/~. , , , , 1. -:,. rT. 1. •:i-: 1::,, ..:.-f-r+i I ~ #r •H >'t:· !\'L ·ir1f'' :t;j~±'c;.L::., 'I .u ooo· ++ :: · .·· ''', ,tJ\-H+t+th+i••+'+i! I , J,. , ··'"'. i'-1' '- ·~t·+-. r· .. - W++. t ·. ·. . ·.· •+-.. ·.-· I - <I( ·roo W$,.'. oli. '+ ' .. · L'.· .. .. -' ·. ~- 1

' '· ·., '' • '-. ' • .. w±.· ... ' .. ·. H-•.·Li ' 't +H-H+, 1-t' : ' rr t~'' !=+ .. ~; i 800 fhli :r.j:,tf'' .,, . '·u'f-H-:' +1· I

1: it~!;10_':-'1T , ,·, tft+r .•. ,,,,-' .: ·;:i~ I

Ili++th " ;...!' I :: ~· 4 IT . . " :t: I 1100 h-,_;.-,.n·n' .; tt +t+ : +H' j 1200 i!lol d- ' ' ,! ' ''

205

4. Fractia de lichid, re&pectiv frac?.a de gaze de intrare sunt definite

ca fiind raportul dintre debitul de lichid, respectiv de gaze ~i suma debitelor

de lichid ~i de gaze:

I' - Q, . f - Q • . · Ji- ' g-

Q, +Q. Q, +Q.

Suma fractiilor de lichid ~i gaze este egala cu unitatea.

5. Viteza superficiala a lichidului, v,1 , respectiv a gazelor, v,. este

definita ca fiind raportul dintre debitul de !ichid, Q,, respectiv de gaze Q. ~i

aria sectiunii transversale a tevii, A prin care curge amestecullichid -gaze:

Q,. v,, =A, Q. v,.=A

Viteza amestecului v m es,te data de suma vitezelor superficiale ale

lichidului ~i gazelor :

vm_ = v$/ + vsg

6. Vitezele reale ale lichiduiui ~i gazelor se definesc ca fiind raportu!

dintre debitele de lichid, respectiv de gaze ~i ariile ocupate de lichid,

respectiv de gaze.

Q, v,, Q. v,. V1 =-=-; Vg =-=-

A1 e, A. e.

Aceste viteze sunt mai mari decat vitezele superficiale ale fazelor

respective. Diferenta dintre vitezele medii in situ ale fazelor reprezinta

viteza de alunecare.

7. Gradientul de presiune reprezinta pierderea de presiune, exprimata

in bar(N/m2) raportata Ia I m de teavll. de extractie. Componentele

gradientului total de presiune sunt: gradientul static, (dp/dh), .• tic;

gradientul datorita frecll.ri!or, (d p ldh) f"c.,;; gradientul datorita acceleratiei,

{d P /dh }ace·

204

I. Notiuni de curgere a fluidelor prin mediul poros

Cuprins

Introducere ................................................................................ 5 I.Notiuni de curgere a fluidelor prin mediul poros-cuprins ..................... 9

1.1 Obiective .................................................................. ; ......................... 10 I.2 Curgerea plan radiala si stationarll. a unui fluid incompresibil spre gaura de sondll. .......................................................................................... 11

I.2.1 Stabilirea tipurilor de curgere prin mediul poros ..................... 11 I.2.2 Testul1 .................................................................................... 13 1.2.3 Exercitii 1 ................................................................................ 13 I. 2.4 Curgerea omo gena ................................................................ 13

1.2.4.1 Distributia presiunii ~i vitezei in jurul gll.urii de sonda ......................................................................................... 14 1.2.4.2 Debitul sondei, indicele de productivitate ~i eficienta curgerii ....................................................................................... 17 I.2.4.3 Curbele de compc.;tare a stratului in cazul curgerii omogene .................................................................................... 20 1.2.4.4. 1dentificarea fenomenelor de contaminare a zonei de strat din apropierea gaurii de sonda ~i a depletarii stratuJ ui productiv cu ajutorul curbelor IPR .................................. 21

1.2.5 Testul 2 ..................................................................................... 24 1.2.6 Exercitii 2................. .... ...... ............ ............. ..... ............... .... . .. . 25 1.2.7 Curgerea eterogenll. .............................................................. 27

1.2.7.1 Determinarea debitului sondei.. ..................................... 27 12.7 .2 Curbele de comportare a stratului in cazul curgerii eterogene ................................................................................... 29

1.2.8 Testul3 .................................................................................... 33 1.2.9 Exercitii 3 ................................................................................ 34

1.3 Rll.spunsurile testelor ~i exercitiilor .................................................... 35 1.4 Lucrarea de verificare ...................................................... .45 Rezumat. ................................................................................................. 45 Bibliografie I. ................................................................................................... 46

9

1.1 Obiective

Obiectivele urmiirite in cadrul acestei unitiiti de invatare sunt:

• stabilirea tipurilor de curgere prin mediul poros;

• definirea unor para.metrii foarte importanti in extractia petrolului

ca presiunea dinamica de fund, presiunea staticii, rapa gaze-titei

etc;

• determinarea debitului sondei ~i indicelui de productivitate;

• determinarea distributiei presiunii ~i vitezei In jurul gaurii de

sonda pentru curgerea omogena;

• trasarea curbei de comportare a stratului pentru curgerea

omogena ~i influenta fenomenelor de depletare ~i de contaminare

asupra acesteia;

• determinarea debitului sondei ~i a curbei de comportare a

stratului in cazul curgerii eterogene.

Toate aceste notiuni sunt necesare studentului pentru a-~i lnsu~i

notiunile de baza privind curgerea fluidelor prin mediul poros. Aceste

nopuni ii folosesc Ia intelegerea fenomenelor care apar In acest caz ~i a

semnificatiei curbei de comportare a stratului care stii Ia baza proiectarii

orici'irui regim de functionare a! unei sonde.

10

V.6 Raspunsurile testelor §i exercitiilor

Raspunsurile testulului 1

1. V arianta corecta c.

in funcpe de presiunea fluidelor in timpul ascensiunii acestora prin

tcvile de extractie curgerea poate sa fie:

• monofazica atunci cand presiunea in orice punct din interiorul tevilor de

extractie este mai mare deciit presiunea de saturalie.

• bifazica (trifazica) atunci ciind presiunea in orice punct din interiorul

tevilor de extractie este mica decat presiunea de saturape.

• combinata (monofazica ~i bi sau trifazica) atunci ciind presiunea

dinamica de fund este mai mare decat presiunea de saturatie, iar

presiunea din capul de eruptie este mica decat P' ;;3iunea de saturatie.

2. V ariatia presiunii cu adiincimea In cazul as~·<:"il&iunii lichidului

prin tevile de extractie.

• pentru sonde verticale

v2h p = P2 + p,gh+J. 2d Pt

• pentru sonde inclinate

v2l p = p 2 + p1glcosB+J.-p1

2d

" !l.. II, T'• \ ..

. \

\ j_

h~

\

\ 1 " -"

3.Regimurile de curgere care se intaln-::s.; Ia ascensiunea fwk<elx

bifazice prin tevile de extractie sunt:

• curgere bule;

• curgere dopuri;

• curgere spuma;

• curgere ceata

. ..-• n ·1-C"J!"S'"'""'l- o;:.cUA

i

-}-1

t-c, ... ~, d::-oourl

+-i=uraer"e b\.•le

::?03

• diametrul exterior a! tevilor de extractie, d, = 2 7 /8 in

(0,073m);

• diametrul interior a! tevilor de extractie,, d1 = 2,5 in

(0,0635m);

• densitatea titeiului, p, = 875 kg/m3

;

• densitatea apei, P. = 1050 kg/m3

;

• densitate aerului, p "" = 1,297 kg/m3

;

• densitatea relativli a gazelor, p,. = 0,65 kglm3

;

• tensiunea superficialli a titeiului, a, = 30 ·10-3

N/m;

• tensiunea superficialll a apei, a. = 60 ·10-3 N/m;

• viscozitatea titeiului, flt = 1,75 ·1 o-3 Pa.s;

• viscozitatea apei, fl. = 1 ·10-3 Pa.s;

• viscozitatea gaze! or, fl. = 0,02 ·1 o-3 Pa.s;

• presiunea in capul de eruptie, p 2 = 5 bar;

• presiunea de saturatie, p '"'' = 90 bar;

• impuritlltile i ;. 20%;

• debitul de lichid al sondei, Q1 = 85 m3/zi;

• debitul de gaze a! sondei, Q, = 2500 Nm3/zi.

3. Sli se studieze influenta urmatorilor parametrii asupra curbelor

gradient in conditiile datelor sondei de Ia exercitiul 2:

a. Diametrului tevilor Cie extractie. Se consider!\ urmatoarele valori

ale diametrului interior a! (evil or de extractie: d11 = 2 in;

d12 =2,5 in; d13 = 3 in.

b. Impuritlitilor i1 = 20%; i2 = 40%; i3 = 60%.

202

1.2 Curgerea plan -radiala ~i stationara a unui fluid

> '

incompresibil spre gaura de sonda

1.2.1 Stabilirea tipurilor de curgere prin mediul poros

Tipurile de curgere a fluidelor prin mediul poros se pot determina ' .

comparllnd presiunea dinamicll de fund, respectiv presiunea statica cu

presiunea de saturatie sau prin compararea ratiei de solutie, r, cu ratia gaze­

(i(ei, RGT. Prin urmare, se pot identifica urmatoarele tipuri de curgere:

• curgere omogenli pentru p c > p sat §i p d > p sat sau r, ~ RGT ;

• curgereeterogenlipentru Pc <Psat §i pd <Psat sau rs <RGT;

• curgere combinatii pentru p' > p sat §i fJ d < p sat .

Presiunea dinamicii de fond (Bottom Hole Flowing Pressure- BHFP

sau Flowing Presure ), p d este acea presiune masuratli sau estimatli Ia media

perforaturilor in timp ce sonda produce un anumit debit Q ( cu sonda

curgllnd).

Presiunea staticii sau presiunea pe conturul de alimentare (Static

Bottom Hole Pressure - SBHP), p c reprezintli acea presiune masuratii sau

estimatli Ia media perforaturilor cu sonda inchisa ( Q = 0).

Presiunea diferenfialii sau ciiderea de presiune strat-sondii

(Differential pressure), 6p reprezintli diferenta dintre presiunea statica §i

presiunea dinamica de fund.

Rafia gaze-{ifei(Gas Oil Ratio - GOR), RGT reprezintli raportul

dintre debitul de gaze §i debitul de titei mlisurate in conditii de suprafata.

11

Ratia de solutie (Solution Gas-Oil Ratio), r, reprezinta cantitatea de

gaze dizolvate intr-un metru cub de titei mort aflat In anumite conditii de

presiune ~i temperaturll.

Presiunea de saturatie (Bubble- Point Pressure), p,.,, reprezintli

presiunea Ia care apar primele bule de gaze. Aceasta se poate determina pe

baza unei probe de fluid prelevata din sondll ~i introdusa In autoclava sau

analitic. in literatura de specialitate sunt prezentate o serie de relatii de

cal cui · pentru determinarea presiunii de saturatie determinate pe baza

prelucrlirii datelor experimentale efectuate pe diferite tipuri de titeiuri.

Una dintre cele mai utilizate relatii de ca!cul pentru determinarea

presiunii de saturatie este relatia lui Standing:

Psat = 5,272. (RGT)0,83. 100,0288+1,62·10-'t I

Prg I, 768-1,643pn

10 Pn

unde RGT reprezinta ratia gaze-titei, Nm3 /m3;

RGT= Q,, Q,

p,. - densitatea realativll a gaze lor;

t 1 - temperatura de fund, °C;

t 1 = t, + 0,03H,

t, - temperatura de suprafatll, °C;

H- adiincimea sondei, m;

Pn- densitatea relativll a titeiului;

Pn = .f!J_ ' P.

p,- densitatea titeiului, kg!m3;

Pa- densitatea apei pure, Pa = 1000 kg!m3;

p ,., - presiunea de saturatie, bara.

(I)

12

V.5 Exercitii 1

l.La o sondll se cunosc urmatoarele date:

• adancirnea Ia care este fixat ~iul tevilor de extractie,

H = 1500 rn;

• diarnetrul interior al coloanei de exploatare, Di · = 0,127 rn;

• diarnetrul exterior al tevilor de extractie, d. = 2 7 I 8 in

(0,073rn);

• diarnetrul interior al tevilor de extractie, di = 2,5 in

(0,0635rn);

• densitatea titeiului, p, = 850 kglrn3

;

• densitatea apei, Pa = 1075 kglrn3

;

• viscozitatea titeiului, f.l, = 1,75 ·1 o·' Pa.s;

• viscozitatea apei; f.la = 1·10-3 Pa.s;

• presiunea in caput de eruptie, p 2 = 40 bar;

• presiunea de saturatie, p ,., = 30 bar;

• irnpuritatile i = 20%;

• debitul sondei, Q = 65 rn3 /zi.

Sa se determine:

a. Presiunea dinamicli de fund;

b. Variatia presiunii cu adancimea in cazul ascensiunii

lichidului prin tevile de extractie.

2. Sa se traseze curba gradient ~i sa se determine presiunea dinarnica de

fund in conditiile in care se cunosc urrniitoarele date:

• adanchnea Ia care este fixat ~iul tevilor de extractie,

H =2200m;

• diarnetrul interior al coloanei de exploatare, Di = 0,127 rn;

201

•

V.4 Testul1

1. Care din urmatoarele variante sunt corecte:

Tipurile de curgere care pot apare In tevile de extractie sunt:

a.

• monofazica;

• bifazica (trifazica);

b.

• combinatii (monofazica ~i bi sau trifazica).

c.

• monofazica;

• bifazica (trifazica);

• combinata (monofazica ~i bi sau trifazica).

~i sa se scrie conditiile in care aceste tipuri de curgere au loc.

2. Ce alura are variatia presiunii cu adancimea In: cazu! ascensiunii

lichidului prin tevile de extractie ~i care este ecuatia care stii Ia

baza acesteia?

3. Ce regimuri de curgere se intalnesc Ia ascensiunea fluide1or

bifazice prin tevile de extractie?

4. Cum sunt definite fractia de lichid, respectiv fractia de gaze?

5. Cum se definesc viteza superficiala a gazelor, viteza superficiala a

lichidului ~i viteza amestecului?

6. Cum se definesc vitezele reale ale lichidului ~i gaze lor ~i viteza de

alunecare?

7 .Ce reprezinta gradientul de presiune ~i care sunt componentele

gradlentului total de presiune ?

200

fund?

1.2.2 Testul 1

1. Ce reprezinta presiunea statica, respectiv presiunea dinamica de

2. Ce reprezinta presiunea de saturatie ~i cum se determina?

3. Ce reprezinta rapa gaze-tiei , respectiv ratia de solutie?

4. Ce se intelege prin caderea de presiune strat- sonda?

5. In ce conditii are loc curgerea omogena, respectiv eterogena?

1.2.3 Exercitii ·1 '

1. Sa se determine presiunea de saturatie In conditiile in care se

cunosc urmatoarele date:

• Debitul de gaze a! sondei, Q8

= 2500 Nm3/zi;

• Debitul de titei al sondei, Q, = 100 m3 /zi;

• Temperatura Ia suprafafii, t, = 15°C;

• Adancimea sondei, H = 2500 m;

• Densitatea titeiului, p, =830 kg/m3;

• Densitatea relativa a gazelor, p,8

=0,7.

2. Folosind rezultatul de Ia punctu11 sa se determine tipul curgerii In

conditiile in care presiunea statica p, = 100 bar, iar presiunea

dinamica p a= 80 bar.

1.2.4 Curgerea omogeni plan-radiali ti stationari a unui fluid incompresibil spre gaura de sondi

Curgerea omogena plan-radiala ~i stationara a unui fluid in­

compresibil spre gaura de sonda are Joe in conditiile urmatoarelor ipoteze:

• stratul productiv are grosime constanta;

• stratul productiv este omogen ~i izotrop;

13

• presiunea pe conturul de alimentare este constantli in timp;

• sonda este verticala;

• sonda este perfectli din punct de vedere hidrodinamic;

• fluidul este incompresibil;

• curgerea fluidului prin zllcamant este omogena.

Sonda este perfecta din punct de vedere hidrodinamic atunci cand

este perfecta atat dupa gradul de deschidere cat ~i dupa modul de

deschidere.

Sonda este perfectli dupa gradul de deschidere daca traverseazll

integral stratul productiv. De asemenea, ea este perfectli dupa modul de

deschidere daca produce prin peretele ei natural (adica in dreptul stratului

productiv gaura de sonda nu este echipata cu coloana tubata ~i perforata).

1.2.4.1 Distribufia presiunii §i vitezei in jurul gaurii de sondi

Ecuapa generala care descrie curgerea plan-radiala stationara spre

gaura de sonda a unui fluid incompresibil scrisa in coordonate cilindrice

este:

Din ecuatia (2) rezultli:

.!_ · _i_(r d p) = 0 r dr dr

rdp =c dr

(2)

(3)

Daca in ecuafia (3) se separa variabilele ~i apoi se integreaza de la r

Ia r,, respectiv de Ia pIa p, rezultli:

Ic f' dr dp=c· --;

p-p, =c·lnr' r

(4)

(5)

14

110 ···---I I

100

90 I i

80

!;! 70

-"'

"' 60

" -~ 50 " <1::

40.

I' I ./' 1-'2-.JVUd.l 'I --

7 I ~~-

! I L. _j _ _j .. · +~~

+-----P>-~1--+'--+~~p,=--'1-0 b;;;--i----}-~~1 I I I I

30

20 I i

10 f~~-t----+-~----t~~-+~~~~---1 0 +----~~+----~-

0 20 40 60 80 100 120 Debitul, m3/zi

Fig. 14. Stabilirea corelafiei de.fimcfionare strat-sondii.

Toate perechile de valori (presiune dinamica, debit de lichid)

corespunzatoare acelei valori a presiunii din capul de eruptie se reprezinta

grafic pe acee~i diagrama presiune in functie de debit, pe care s-a

reprezentat ~i curba de comportare a stratului. In acest mod se obtine curba

de comportare a echipamentului. Se considera, de asemenea, mai multe

valori pentru presiunea din capul de eruptie, obtinandu-se prin procedeul

descris mai sus, o farnilie de curbe de comportare a echipamentului pentru

diferite valori ale presiunii din capul de eruppe. La intersectia acestor curbe

cu cea corespunzatoare comportlirii stratului, se stabilesc punctele de

corelatie de funcponare strat-sonda pentru diferite valori ale presiunii din

capul de eruptie.

Atunci cand curgerea prin tevile de extractie este bifazicii, pentru

determinarea curbelor de comportare a echipametului se utilizeaza o metoda

de determinare a gradientului de presiune. In continuare procedeul de

determinare a punctelor de corelatie de funcponare strat-sonda este acela~i

cu eel descris mai sus.

199

din separator p ><P constituie punctele de capat ale sistemului, ele fiind sin­

gurele valori fixe care nu variaza cu debitul.

Reprezentfint;i !P'aflc variafia presiun,ii in functie de debit pentru

fiecare din aceste componente, se obpn doua curbe care se intersecteaza

intr-un punct numit punct de corela{ie de func{ionare strat-sondii ale carui

coordonate reprezinta presiunea ~i debitul din nod (fig. 13).

V.3.1 Analiza nodala in cazul unei sonde in eruptie naturala

In cazul unei sonde care functioneaza in eruptie naturala pentru

stabilirea corelatiei de funcponare strat-sonda se procedeaza astfel:

• se determina tipul curgerii in funcfie de presiunea de

saturatie, presiunea dinamica de fund ~i presiunea statica;

• se traseaza curba de comportare a stratului in funcfie de tipul

curgerii;

• se determina curbele de comportare a echipamentului

considerand mai multe valori pentru presiunea din capul de

eruptie. Aceste curbe se determina in funcpe de tipul curgerii

prin tevile de extracfie (monofazica sau bifazica).

In cazul curgerii monofazice prin fevile de extractie, curbele de

comportare a echipamentului se traseaza pe baza relapei:

Pd = p, + Hp,g + ;,_ Hv' 0... 2d

(32)

in care viteza lichidului este v = 4Q1 I m/12

, iar factorul de frecare A- se de­

terminii in functie de regimul de curgere ~i numiirul Re .

Pentru determinarea curbelor de comportare a echipamentului se

considera mai multe valori pentru debitul de lichid ~i cu relatia (32) se

determina presiunile dinamice de fund, p d corespunzatoare unei anumite

valori a presiunii din capul de eruppe, p 2 •

198

unde c este o constanta care se determina tinand seama de

urmatoarele conditii Ia limita:

• Ia raza sondei r, corespunde presiunea dinamica p d ;

• Ia raza conturului de alimentare, r, corespunde presiunea statica sau

presiunea pe conturul de alimentare, p, (fig.1).

Prin urmare, constanta c este determinata de relatia:

c= P, -pd

I r,

n­r,

': ,····~P••••······ '

·················jp, Fig.! Conditiile Ia limitii.

inlocuind relatia (6) in relatia (5), rezultii:

p=p, p,-pdlnr' In r, r

r,

(6)

(7)

Cu ajutorul relatiei (7) se poate determina distributia presiunii In

jurul gaurii de sondii.

Pentru determinarea distribupei vitezei se apeleaza Ia legea lui Darcy

dupa cum urmeaza:

15

k dp v=-·-

f.l dr

unde f.l reprezinta viscozitatea dinamica a lichidului, Pa.s;

k- permeabilitatea absoluta, m2•

Din relatia (3) se observa ca:

dp c -=-dr r

Daca relatiile (6) ~i (9) se introduc In relatia (8) rezulta:

k p,- Pd I v=-· ·-

f.l In r, r r,

(8)

(9)

(10)

Cu ajutorul relatiei (I 0) se poate determina distributia vitezei

fluidului In jurul gaurii de sonda.

(--1·--, ' .. ~ -_ ..

>

.j ci

~ '"' . ·-·"' •GI . ~ :c..

''----'rs

' 1. : Pc

Raza

• •

rc

Fig.2. DistribuJia presiunii # vitezei fluidului in juru/ gaurii de sonda.

In figura 2 s-au reprezentat grafic distributia presiunii ~i vitezei In

juru! gaurii de sondli. Din aceastli figura se observa eli viteza fluidului are

cele mai mari valori In apropierea gaurii de sondli ceea ce permite

antrenarea nisipului din strat in gaura de sondll in cazul stratelor slab

16

V .3 Analiza nodal a sau corelatia ' de functionare strat-sonda

Orice sistem de extractie este compus din urrnatoarele elemente:

ziiclimantul, gaura de sonda ~i instalafiile de suprafata. Pentru ca sistemul sa

functioneze este necesar c.!l perforrnantele elementelor constitnente sa fie de

a~a maniera inciit sa perrnit!i obtinerea unui punct de functionare.

Practic, analiza function!irii, precum ~i optimizarea pararnetrilor unui

sistem de extractie se realizeaza cu ajutorul analizei nodale. Aceasta

presupune identificarea componentelor sistemlui, izolarea din sistem a unui

punct unic numit nod ~i deterrninarea debitului ~i presiunii in acest nod.

"' Cll c: :I

111 OJ ,_ a.

Curba de comportare a stratului

Debitul

Fig. 13 Analiza nodalii.

Curba de comportare a echipamentului

in cele mai multe cazmi, nodul se alege Ia nivelul mediei

perforaturilor, sistemul de extractie imp1irfindu-se in doull componente fa;a

de acesta: componenta din arnonte, care cuprinde toate elementele dintre

nod ~i conturul zacllmantului ~i componenta din aval, care cuprinde toate

elementele dintre nod ~i separator. Presiunea de zacllmant p, ~i presiunea

197

presiunii din tevi cu ad§ncimea este reprezentata printr-o

dreapta a carei ecuatie este:

v2h p = P,., + p,gh + A,-p1 (30)

2d

Dacil sonda este deviata, av§nd unghiul de deviere B, atunci

h = l cosB. Prin urmare, presiunea dinamica de fund se poate determina cu

relatia:

a ff a ·g '~U

~

Pd =p,., +p,g(H-h.) +A- v2

(H-h,.,) ,., p 2d I (31)

H fiind adancimea la care se afla ~iul tevilor de extractie;

• se reprezinta grafic variatia presiunii cu ad§ncimea rezult§nd

o curba gradient cain figura 12.

Presiunea

., ... I

Curgere bifazidi Curgere monotazica

-............. ~· ...

' ' ' ' '

"-,

~

fl - Pa

t Fig.12. Curba gradient in cazul ascensiunii combinate a lichidului ~ fluidelor bifazice prin tevile de extracpe.

196

consolidate. Efectul acestui fenomen consta in formarea unor caverne in

apropierea gaurii de sonda, care in anumite conditii pot deveni instabile

conduc§nd Ia prabu§irea acoperi§ului stratului §i in consecinta Ia

deteriorarea coloanei.

De asemenea, se observa ca in apropierea gaurii de sorida presiunea

are '0 scadere tntr-un ritrn mai accentuat. S-a constatat ca hi aceasta zona se

pierde aproximativ 1/3 din de energia zadimantului.

1.2.4.2 Debitul sondei, lndicele de productivitate ~~ eficienta curgerii

Debitul unei sonde verticale se determina cu relatia:

Q=v·A (11)

unde v reprezinta viteza fluidului corespunzatoare razei r (relatia(l 0)),

iar A reprezinta aria laterala a cilindrului de raza r ( A= 27rf'h )(fig. 3).

h

l

'!'Z ' '

' ----:----' I ' I

I o I I : I I : I I o I I : I I ' I I : I I : I

I : ' ' I ' I

------}------', ...... .,; ........ .. ,.. ...

......... "-- ... -------k'y

X ____ .,.

Fig.3 Schema gtiurii de sonda ~a stratului productiv.

Tinfuld seama de relapile (10) ~i (11) 4ebitul unei sonde verticale

perfecte din punct de vedere hidrodinamic se determina cu relatia:

17

k Pc- Pd . .!. • 27!rh Q= 11 ·1nr, r

r,

2nkh(p,- pd) . r· .u In...£

r,

(12)

Relatia (11) exprima debitul sondei ideale In conditii de ziicamant.

Pentru determinarea debitulu{ sondei ideale In conditii de suprafatl[ se

utilizeaza relatia urmatoare:

Q= 211kh(p,- pd) bpln r, i

r,

(13)

In care b reprezintll factorul de volum al P.teiului, iar h este grosimea

stratului productiv.

Factorul de volum alfifeiului (Formation Volume Factor of Oil), b,

reprezintll raportul dintre volumul de titei (incluzand §i gazele dizolvate) in

conditii de zllcamant §i volumul de titei in conditii de suprafata.

in cazulln care In imediata vecinatate a sondei exista o zona de strat

contaminatll atunci debitul sondei reale in conditii de suprafatl[ se -:!etermina

cu relatia:

211kh(p,- pd)

Q= pb[s+ln(~:JJ (14)

unde s este factorul skin care reprezintll caderea suplimentara de presiune,

exprimata adimensional, rezultata in urma contaminiirii zonei de strat din

vecinatatea gaurii de sonda.

V alorile factorului skin pot fi pozitive sau negative. Cele pozitive

caracterizeaza existenta unei zone contaminate In jurul gaurii de sonda, iar

cele negative caracterizeazii rezultatul unei operatii de stimulare a sondei

prin care s-a urmllrit sa se obtina indepiirtarea efectului contaminllrii

stratului din vecinatatea gaurii de sonda.

De asemenea, tot in factorul skin se pot . ingloba §i efectele com­

pletarii sondei, geometriei §i imperfectiunile acesteia.

18

V.2.4 Ascensiunea combinata a lichidului §i a fluidului bifazic prin tevile de extractie

'

Ascensiunea combinatll a fluidului prin tevile de extractie are loc

atunci cand presiunea acestuia se modifica pornind de Ia ~iul tevilor cand

este mai mare dedit presiunea de sat~atie ( p > p ,., ) ~i ajungand Ia

suprafata cand devine mai mica dedit presiunea de saturatie( p > p sat).

Astfel, de Ia ~iu panii Ia un anumit reper, unde presiunea devine egala cu

presiunea de saturatie, are loc ascensiunea lichidului. Mai sus de acest reper

pana Ia suprafatl[, ca urmare a scaderii presiunii sub presiunea de saturatie,

ies gazele din solutie, iar curgerea devine bifazica.

Problema care se pune fn acest caz este determinarea adancimii Ia

care se produce schimbarea tipului de curgere ~i determinarea curbei

gradient. Pentru rezolvarea problemei se procedeazii astfel:

• se determina presiunea de saturatie §i se marcheaza pe

diagrama presiune In functie de adancime;

• se pome~te de Ia presiunea p 2 din capul de eruptie

considerandu-se m intervale de presiune egale pana cand se

atinge presiunea de saturap.e. Caderea de presiune pe fiecare

interval se poate considera de exemplu D.p = i 0 bar.

• pentru fiecare interval de presiune j considerat se calculeazii

adancimea Ml 1 pe care se pierde presiunea l!J.p ;

• adancimile M11 se lnsumeaza, rezultand adancimea

corespunzatoare presiunii de saturatie h,.,.

m

LM!J = h,., j=l

• pe adancimea ( H- h,., ), pres\unea este mai mare decllt

presiunea de saturatie, curgerea fiind omogenll, iar variatia

195

0 data cu cre~terea diametrului revilor de extraqie, presiunea

dinamica de fund scade ca urmare a scaderii gradientului datorita frecarilor.

Pe de alta parte insa, faza lichida tinde sa ocupe o suprafata din ce in ce mai

mare in sectiunea de curgere. In consecinta viteza de curgere a fazei lichide

scade foarte mult, iar gazele tind sa se strecoare prin lichid, barbotfu:ldu-1,

f'ari'i a-1 aduce la suprafati'i. In aceste conditii sonda inceteazii sa mai produca

in eruptie naturali'i.

Acestii situatie poate fi reversibila daca se mic~oreaza diametrul

tevilor de extractie care ar conduce la cre~terea sectiunii ocupatii de gaze ~i

mai departe la sci'iderea gradientului static.

De asemenea, pentru valori mari ale ratiei gaze-lichid ~i valori mici

ale diametrului tevilor de extractie curbele gradient prezinta o anomalie in

cazul presiunilor mici(spre suprafata), ca urmare a cre~terii gradientului

frecilrii ~i acceleratiei(fig.lO). Pentru evitarea acestui fenomen se milre~te

diametrul tevilor de extractie.

Din figura 11 se observi'i ca pe masuril ce ratia gaze-lichid cre~te,

presiunea dinamici'i de fund 3Cade ca urmare a scilderii densit2;ii fluidului

bifazic ~i deci a gradientuh.a static. A.cest fenomen are lac pin~ cfu:ld 1nc;!pe

sa creascii semnificativ gradientul datorita frecilri1or ~i gradientul datoriEi

acceleratiei ca urmare a existentei unui debit foarte mare de g<~Ze. Presiunea

0 ~~~ ,,, ·~ ~· \~\\

I .. ,\ - .. . . . . C

1 \~, r\~\112. yOL..::;-m ... l "'-·•

E '~ ~ g I \ \.._

~I \\~ ; '-'-. '"'-, I \'\. ""-. ~ ·,

' ' H f--------~;;;;;;;;,;::===;: + P;esiur:~a

dinam!c.a

Fig. 1 i. Injiuen{a rafiei gaze-fifei asupra curbelor gradient.

194

Indicele de productivitate arati'i cat produce o sondil corespunzi'itor

unei presiuni diferentiale (p,- pd) egala cu 1 bar.

Indicele de productiviate ideal, IP se determina cu relatia:

IP= 2nkh

ph In(~:) (15)

sau cu relatia:

IP Q

(16) P,- Pd

iar indicele de productivitate real, IP, cu relaj:ia:

IP, 2nkh

ph[ s + ln(;:) J (17)

In cazul curgerii omogenc produsul Ji · b se consicie::a constant in

raport cu presiunea(fig.4) ~i· prin urmare, indicele de 'productivitate este

constant in raport cu presiunea.

• ' l.l I ' I b i 1

! I ' I i :

i

\ ~ ; ~' --. iv~ 1/ -~: I " : t ' 1 ; ·----- ·~----- .. ----~,

p,., p Fig.4. ·va:·iajia Yiscozitii{ii ~ afactoru/ui d2 vob1m cu presiunea.

Eficienta .:urgerii se defin~te ca fiind raportul dintre indicele de

productivitate real ~i indicele de productivitate ideal:

19

E=!P, IP,

(18)

Eficien(a curgerii poate avea atilt vaiori subunitare cat ~i

supraunitare. In cazul In care eficienta curgerii este egala cu I ( E = 1 ),

indicele de productivitate ideal este ega! cu indicele de productivitate real.

Prin urmare, sonda este perfectli din punct de vedere hidrodinamic, iar

stratul nu prezinta zona contaminata in apropierea gaurii de sonda.

1.2.4.3. Curbele de comportare a stratului in cazul curgerii omogene

Curbele de comportare ale stratului sau curbele IPR (Inflow

Performance Relationships) sunt definite de functia debit=f(presiune) ~i

caracterizeaza curgerea fluidului din strat spre gaura de sonda. Ele sunt

necesare pentru evaluarea capacitafii productive a stratului ~i stau la baza

optimizarii reghnurilor de functionare ale sonde lor pe baza analizei nodal e.

Debitul unei sonde are urmatoarea expresie generaU\:

Q=IP(p,-pd>zp~ (19)

Din rela(ia de mai sus Tezulta ca debitul este proportional cu

presiunea diferen(iala tJ.p, IP fibd coeficientul de propor;ionalitate.

Dacll se reprezinta grafic debitul sondei Q, in funcpe de presiunea

dina mica p d, in conditii!e curgerii om ogene, se obtine o dreapta de panta

egali\ cu tgo; = !P (fig. 5).

Din figura 5 se observa ca:

tga=-g_-11 ·- p • ' d

in care: Q reprezintii debitul sondei rezultate de Ia etalonare, m3 lzi;

p d- presiunea dinamica de fund corespunzatoare debitu!ui, bar;

p' - presiunea de zacamiint. bar.

(20)

20

A~a cum se observa din figura 8, cu cat viscozitatea lichidului cre~te

cu atilt ~i presiunea dinamica de fund cre~te, ca unnare a cre~terii

gradientului datorita freciirilor.

"' "' E '(3

,(ij

~

Presiunea

oar---~~~----------------~

I I I

H1

lmpurttatlle

~ Preslun~a --?> dina mica

Fig.9. Injluen;a impuritiitilor asupra curbelor gradient.

Din figura 9 se observa cii presiunea dinamica de fund cre~te o data

cc cre~terea impuritatilor. Aces! fe'1•Jmen se produce ca tmnare a cre~.erii

::lensita;ii medii a amestecului gaze-lichid, care conduce Ia randul e; Ia

cre§terea gradientului static.

(i) E ·;; r;

'"' 7i.

()

01 I f

!

i H~

Prcsiunea p2

,~, RGL mare §i d:ametrul interior

\\Y al tevilor de extrat:}le.m!c

\\ ,, '\ \1 r:wmetrul intenor \ ~~\. al te\1lor de extraq•e

\~~ \ \<', \ "\."-

\ -~,~ ---'>..-.~~--­

"'2·····---------·---Presiur:ea dlnamici

Fig. 10. lnjluim{a diametmlui fevilor de extracfie asupro curbelor gradient.

193

H fiind adancimea Ia care se aflll ~iul tevilor de extractie;

• se reprezintll grafic variatia presiunii In functie de adancime,

rezultand o curbll cain figura 7.

a If § Jil .,. <

p,

H !_ __________ -------------------------">s:i:

Fig.7. Variafia presiunii cu adancimea in cazul ascensiunii fluidelor bifazice prin fevile de extracfie.

Parametrii care influenfeaza curbele gradient

Gradienpi de pr"siune ~i deci ~i curbele gtadient sunt influentati de o ' ~ '·' .

serie de parametrii .dintre care cei mai importanti. sunt: viscozitatea

lichidului(fig.8), procentul de impuritllti(fig.9) care conduce Ia modificarea

densitlltii lichidului, diametrul tevilor de extractie ~i ratia gaze-lichid(fig.l 0

~i fig .II).

"' ~ ·;:; ,!ij

~

Preslunea

oor---~P~'------------------~

VISCOzltatea llchlclului

H ~-----------------=P~re~s~lu_n_e_a~~~-~-~~ <llnamicii

Fig.8. lnjluenfa visozitii{ii asupra curbelor gradient.

192

Debitul maxim a! sondei In conditiile curgerii omogene se determinll

cu relatia:

Pc

~ " -~ Pd Cl.

Psat

0

Q""" = fP(p, - P sat )

Ql

Debitul

(21)

Omax

Fig.5. Curbade compoltare a stratului pentru curgerea omogenii.

Curba de comportare a stratului se traseazll fie pe baza a doull

etalonllri succesive ale sondei ~i mlisurarea concomitentll a presiunilor

dinamice de fund corespunzatoare, fie pe baza unei singure etalonll!.i a

sondei §i mfumrarea presiunii dinamice de fund, respectiv a presiunii de

ziicamant.

1.2.4.4 ldentificarea fenomenelor de contaminare a zonei de strat din apropierea gaurii de sonda ~i a depletarii stratului productiv cu ajutorul curbelor IPR

Contaminarea zonei de strat diri apropierea gllurii de sondll se

produce inca din timpul traversarii stratuliii productiv de clltre fluidul de

foraj. Pe parcursul exploatll!.ii sondei in porii rocii se pot depune In anumite

conditii, asfaltene, parafine ~i saruri. Acesti depozite detenninll scllderea

permeabilitiitii rocii ~i prin urmare scllderea !ndicelui de productivitate ~i In

final a debitului sondei.

21

Identificarea fenomenului de contaminare se poate realiza foarte

simplu cu ajutorul curbelor de comportare a stratului trasate pe baza datelor

de Ia etalonarea sondei inregistrate Ia diferite perioade de timp.

Astfel, se efectueaza etalonarea unei sonde Ia timpii t1> t2 ~i t3 ~i se

traseaza curbele de comportare a stratului corespunzlitoare (fig.6).

Din figura 6 rezulta eli fata de timpul t1 luat ca martor, curbele de

comportare pentru timpii tz ~i t3 au suferit modificliri ~i anume:

IP,_ < IP., <I~ ~i Q"""'' < Q"""', < Q ... ,, rezultand urmatoarele concluzii:

• intre timpul t1 ~i timpul t2 indicele de productivitate a sclizut, iar

presiunea statica s-a mentinut constantli, ceea ce inseamna eli

permeabilitatea stratului a sclizut indicand o contaminare a zonei

de strat din imediata vecinatate a gaurii de sonda;

• intre timpii t2 ~i t3 presiunea de zaclimant nu s-a modificat, insa

indicele de productivitate a lnregistrat o cre~tere, ceea ce

inseamnli eli in aceasta perioadli s-a efectuat o operatie de

stimulare la sonda care a avut drept efect refacerea intr-o anumita

masura a permeabilitatii stratului In zona din imediata vecinii.tate

gaurii de sonda.

Prin urmare, pentru reducerea efectelor contaminlirii zonei de strat

din apropierea gaurii de sondli este necesar sa se efectueze o operatie de

stimulare a sondei.

Identificarea fenomenului de depletare a stratului se realizeaza tot pe

baza etalonlirii sondei Ia diferite perioade de timp(fig.7).

A~ a cum se observa din tigura 7, in cazuJ oepletam stratu!UJ

productiv, indicele de productivitate nu se modifica, insa presiunea de

zaclimant scade conducand Ia scliderea debitului maxim al sondei. Remediul

in cazul depletlirii sondei ar fi aplicarea unei metode de mentinere a

presiunii de zliclimant(injectie de apa, gaze, etc). Una dintre cele mai

utilizate metode de mentinere a presiunii de zaclimant este injectia de apa.

Daca deja s-a implementat aceasta metoda, este necesara reevaluarea

parametrilor sondelor de injectie.

22

..< <i "•""!: \ '~ ~·~~.

15 '11! ... ] ~

~ om[ \ ~. j~::: -( .1: 0015~ ~ . - ~·~~ &l

\•vi

Numarul Re bifazic, Reb

Fig.6. Nomograma pentru determinareafactorului de frecare bifazic A..

Determinarea curbei gradient in cazul ascensiunii fluidelor bifazice prin fevile de extracJie Pentru determinarea curbelor de variafie a presiunii fluidelor bifazice

prin tevile de extractie sau a curbelor gradient se utilizeaza una din teoriile

de ascensiune sau metodele de determinare a gradientului de presiune, In

functie de tipul sondei (verticala sau deviata); metodologia de lucru fiind

urmatoarea:

• se porne~te de Ia presiunea p 2 din capul de eruptie

~Vll~iJci'iul.Ju-~~ H ir.l~~rv·&.!~ d.e p~.:::;i~z ~gG.le; :!!d~:e~ ~e

presiune pe fiecare interval fiind de exemplu D.p = 10 bar sau

mai mica;

• pentru fiecare interval de presiune i considerat, se calculeaza

adancimea M, pe care se pierde presiunea D.p ;

• adancimile M 1 astfel rezultate se lnsumeaza, in final fiind

necesar sa se lndeplineasca urmatoarea conditie:

L;\ht:?: H

191

2

1,8

1,6

'¥ 1,4

1,2

1

s, e, =-·'fl 'Jf.

0 0,01 O,Q2 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 A

Fig.5. Diagrama pemtru determinarea factorului '¥ in func{ie de produsul A.

(26)

Factorul de frecare A., se determina fie din diagrarna prezentata in

figura 6 fie cu ajutorul relatiei (28) a lui Jain in functie de cifra Reynolds

bifazic Reb , data de relatia:

Reb =0,149·10-z Q,M d • Jlt/ , J..t?-Ef\ '

(27)

unde debitul de Iichid, Q1 se introduce in m3/zi, greutatea unui metru cub de

titei mort impreunii cu apa ~i gazele care ii insotesc, M in N/m3, diarnetrul

interior al tevilor de extractie, d in metrii, iar viscozitatea Iichidului, f.lt in

cP.

1 .fi = 1,14-2. Jg(~ + 21,2 .. 51 d R""·') ~b

(28)

in care e I d = 10-3 reprezinta rugozitatea relativii a tevilor.

Viteza medie a arnestecului este data de relatia:

q, +q• =v,, +v,. vm A

I

(29)

190

Pc

Psat

Pc1

{.

0 Q111ax2 Omax3 Omax1

Fig.6. Curbele de comportare ale siratului in condi{iile contaminarii stratului productiv ;;i stimularii sondei.

4

Pc2 ~,

Pc3 ~~ 1'-. '•,,,

r ', ',, __ ',' ', ',,_ . ~ ', l2 . ', >--,,

..:: '-,, '' ',, __ _ ' ......... ' ',, ' Psat /

0 Omax3 Omax2 Omax1

Fig.?. Curbele de comportare ale stratului in condifiile depletarii stratului productiv.

23

Pc1

Pc2

Pc3

Psat I

\ ' ' a3 \ ' ' ' '

0

\ ' \, tz \ ' ' ' \ ' ' '

\ t3 ' ' ' ' \ ' ' ' ' \ '

' '

Omax3 Omax2 Omax1

Fig.8. Curbele de cornportare ale stratului in condifiile depletarii stratului productiv ~ a contarninarii

zonei de strat din irnediata vecinatate a gaurii de sondii.

Fenomenele de contarninare §i de depletare a stratului se pot produce

~i simultan. in acest caz curbele de comportare ale stratului inregistrate !a

timpii t1, tz ~i t3 vor arata cain figura 8.

Din figura 8 rezulta ca cele doua fenomene produse simultan conduc

!a scaderea atat a presiunii de zacamant cat ~i a indicelui de productivitate ~i

implicit a debitu!ui maxim al sondei.

1.2.5 Testul 2

l.In ce conditii are loc curgerea plan-radiala ~i stationara spre gaura

de sonda?

2.De !a ce ecuatie se plead\ pentru determinarea distributiei presiunii

injurul gaurii de sonda ~i care sunt conditiile lalimita?

3 De Ia ce ecuatie se pleaca pentru determinarea distributiei vitezei

in jurul gaurii de sonda?

24

l =106 ¢ (23)

Din relatia (22) rezulta ca daca ¢" > 4000, atunci s1 ='I', iar daca

¢" < 0,1 atunci s1 = 0,02633 .

Se mentioneai:a ca diagrama din figura 4 este valabila pentru tevi de

extractie cu diametrele cuprinse intre lin ~i 2 in, precum ~i pentru viscozitati

ale lichidului cuprinse in intervalul 0,86 cP - lfO cP.

1

0,8

0 6 i '

E I /\jJ 0,4

0 2 ~ '

0 10-4 1 o-3 10-5

~ 10-7 10-6

Fig.4. Diagrarna pentru deterrninarea raportului s 1 I 'P .

10-2

Parametrul 'I' se poate obtine fie din figura 5, fie cu ajutorul

urmatoarei relatii:

[

6,6598 + 8,8173 · In A ] 'f'=l+ex

p + 3,7693 ·(In AY + 0,5359 · (ln A)' (24)

1n care parametrul A este dat de rela!ia:

N ·No,JSo lJ" I

A= N:·t• (25)

in final valoarea fractiei de lichid & 1 , rezulta din relatia evidenta:

189

[

- 4,895 -1,07705ln N1 - 0,80822(lnNJ'] CN1 = exp

- 0,1597(lnN,)'- 0,01019(lnN, )' (20)

Din relatia (20) rezultil ca dacil N 1 > 0,4 atunci CN1 = 0,0115. iar

daca N 1 < 0,002 atunci CN1 = 0,00195.

0,05

0,01

CNI

0,001 ' I. I I I I I!"' I l I , I II" I I I I I !Jll

0,001 0,01 N, 0,010 1

Fig.3 Diagrama pentru calculul produsului CN1.

Apoi se determina produsul adimensional ¢ , cu relatia:

¢ = (~J( p )o.I ( CN1 ) No,s1s p N

"" 0 d

(21)

iar cu aiutorul relatiei (22) sau diagramei liz/'!' = f(¢) din figura 4 se

determina valoarea raportului liz I'!' .

e, • r • )' -=exp[-3,6372+0,8813·ln¢ -0,1335·\ln¢ + 'f'

+ 0,018534 ·(in¢')' -0,001066 · (!nf )'J (22)

• in care ¢ este dat de relatia:

188

4.Care sunt alurile graficelor distribufiei presiunii ~i vitezei In jurul

gaurii de sonda ~i ce semnificatie au acestea?

5. Cum se determina debitul sondei In conditii de zacilrnilnt,

respectiv In conditii de suprafata?

6. Ce reprezinta indicele de productivitate ~i cum se determina?

7.Ce reprezintil curba de comportare a stratului ~i ce alura are pentru

curgerea omogena?

8. Cum se pun ill evidenta fenomenul de depletare ~i fenomenul de

contaminare a zonei de strat din imediata vecinatate a gaurii de sonda cu

ajutorul curbelor de comportare a straului?

1.2.6 Exercitii 2 '

l.Sa se determine: debitul sondei, distributia presiunii, respectiv a

vitezei In jurul gaurii de sonda considerilnd u.rmiltoarele date:

• Presiunea dinarnica pd=IOO bar;

• Presiunea st~tica p, =120 bar;

• Presiunea de saturatie p ,., =40 bar;

• Grosimea stratului productiv, h = 25 m;

• Penneabilitatea absolutil, k= 200 .J0-15 m2;

• Viscozitatea !iteiuiui, ,u,=2·10-3Pa.s;

• Factorul de volum, b, =I ,2;

• Raza sondei, r, =0, 1 m;

• Raza conturului de alimentare, r, =lOOm;

• Pentru raza r se considera unnatoarele valori: O,lm; 0,3m;

0,6m; 0,9m; lm; 3m; 6m; 9m; 10m; 30m; 60m; 90m; lOOm.

2. De Ia etalonarea sondei a rezultat urmatoarele date:

• Presiunea dinarnica p d =80 bar;

25

• Presiunea statica p, =I 00 bar;

• Presiunea de saturatie p ,.t =50 bar;

• Debitul de lie hid Q =65 m3 /zi;

Sa se determi11e:

a. Tipul curgerii;

b. Indicele de productivitate;

c. Debi~u1 maxim;

d. Sa se traseze curba de comportare a stratului.

3. S-au efectuat doua etalonari ale sondei Ia un timp to, respectiv t1•

De Ia etalonarea sondei Ia timpul to a rezultat urmatoarele date:

• Presiunea dinamica p d =85 bar;

• Presiunea statica p, = 105 bar;

• Presiunea de saturatie p sat =50 bar;

• Debitul de lie hid Q =70 m3 /zi.

De Ia e:r<lor.area sondei Ia timpul t1 a rezultv.t urmatoarele date:

• Presiunea dinamica p d =75 bar;

• Presiunea statica p, = 100 bar;

• Debitul de lichid Q=65 m3/zi.

Sa se determine:

a. Tipul curgerii;

b. Indicii de productivitate in cazul celor doua etalon!i...-1;

c.Debitele maxime in cazul celor doua etalonari;

d.Sa se traseze curbele de comportare ale stratului ~i sa se

interpreteze rezultatele.

26

• coeficientul de viscozitate, N1 :

Nl = f.Jz V g I PP3

In relatiile de mai sus:

u 1 reprezinta tensiunea superficiaHi a 1ichidului, N/m;

p1 - viscozitatea lichidului, Pa s;

p1 - densitatea lichidului, kglm3;

v ,1 - viteza superficialii a lichiduhii, rnls;

v sg - viteza superficialii a gazelor, rnls;

d - diametrul interior altevilor, m.

Vitezele superficiale v,1 ~i v,g se determinii cu relatiile:

v,/ Q1 rb, +baR•] 86400A, \. 1 + Ra

( r l

RGL-~R.-) Po f z v,g = Q, 86400 · A

1 P To

(17)

(18)

(19)

In care b, , b a reprezintii factorul de volum a! titeiului, respectiv factorul de

volum a! apei;

A, - aria sectiunii transversale a tevilor, m2

;

f - temperatura medie pe sonda, K;

p -presiunea medie pe interval, bar;

RGL - ratia gaze-lichid, m3N/m3;

r,- ratia de solutie, m3N/m3;

z -factorul de abatere a! gazelor;

presiunea p 0 = 1 bar ~i temperatura T0 = 273 K.

in functie de valoarea lui N 1 se determinii produsul CN1 , fie cu

relatia (20), fie cu ajutorul diagramei CN1 = j(N1) din figura 3.

187

!J.h = !J.p- Pmg!J.(v!. I 2g) AQ'- '

Pmg+ ,M 9·1010 d 5 pmg

in care: Pm reprezinta densitatea medie a amestecului bifazic, (kg/m3);

g- acceleratia gtavitationala, rn!s2;

Q,- debitul de licJ:.id, m3 /zi;

(12)

M - greutatea unui m3 de titei mort, impreuna cu apa ~i gazele care 11

insotesc, Nlm\

d- diametrul interior a1 tevilor, m;

vm - viteza amestecului lichid -gaze, rnls;

A - factorul d~ .f'recare.

Densitatea medie a amestecului lichid- gaze Pm, este data de relatia:

Pm = P1 •Iii + Pg(l-ti1) (13)

unde: til reprezinta fractia de lichid;

p1 , p g - densitatea a lichidului, respectiv densitatea medie a gazelor

Ia presiunea medie, kg/m3•

Fractia de lichid li1 , se determina cu ajutorul unei corelatii bazata pe

date experimentale in functie de urmatorii coeficienti adimensionali :

• coeficientul de viteza allichidului N1.:

dlv = v,Ii.J Pi I gu,

• coeficientulde viteza a! gazelor N gv:

N gv = v,. V P: I ga

• coeficientul de diametru, N d :

Nd =dJp,glu

\l'"tJ

(15" . )

(16)

186

1.2. 7 Curgerea eterogena plan- radial a !}i stationara a unui fluid incompresibil spre gaura de sonda.

1.2. 7.1 Determinarea debitului sondei ..

Curgerea eterogena are Joe atunci ciind presiunea dinamica de fund

~i presiunea statica sunt mai mici dedit presiunea de saturatie.

In cazul curgerii eterogene viscozitatea titeiului ~i factorul de volum

al acestuia variazli toarte mult cu presiunea(fig.4). De asemenea, pentru

modelarea curgerii prin zacamant a unui amestec eterogen format din titei ~i

gaze, se va considera permeabilitatea efectiva, respectiv permeabilitatea

relativa a fazelor care curg ~i care depinde de saturatie(fig.9).

"' ~ "' 1i "' ~ ~

k,Jk,

I ~ k,lk/ I

><____~ l Saturatla In tite!

..

Pl~ Q rurho!t:~ tfp inpJ•mp(lhilit(I/P, rqlntiw1 I'P.nfn; !if~i rp~£1}Pr;tiv :!fl7P:

ft curba k • I k, in fonc{ie de saturafia in {i{ei.

Evinger ~i Muskat au determinat urmatoarea relatie peritni calculul .

debitului de titei in condi!ii de suprafata:

Q, 271kh r,k, 1 k ap In rJ r, .I>, b,p,

(22)

27

Din relatia de mai sus, rezulta ca daca se cunoa~te varia(ia grupului

k, I k . d . d b' 1 d . . a! d . -- cu presmnea, se poate etermma e 1tu e (lfel son e1. b,J.I.,

Din grupul k, I k bJ.I. ' produsul b,J.I., este o func(ie de presiune, insa

I t

permeabilitatea relativa a titeiului, k, I k depinde de satura(ia in (itei.

Pentru a exprima ~i permeabilitatea relativa in func(ie de presiune se

procedeaza astfel:

• se determina debitul de gaze qg, respectiv de titei, q, Ia o

anumita presiune p :

kg . d p . 27rl'h qg = B J.l. dr

g g

k, . dp ·27fl'h q, = b,J.I., dr

(23)

(24)

unde B g, b, reprezinta factorul de volum a! gaze! or, respectiv factorul de

volum a! titeiului, iar kg ~i k, sunt permeabilitatile efective ale gazelor

respectiv a titeiului.

Considerand ca ratia gaze-titei, RGT provine din gazele dizolvate in

solutie ~i din gazele libere, aceasta se poate exprima sub urmatoarea forma:

RGT=r +iJL ' n

(25)

in care r, reprezinta rafia de solutie, Nm31m3.

Tinand seama de rela(iile (23) ~i (24) rela(ia (25) devine:

k RGT = r, + _L. !!J.... . .!i

k, J.l. B g g

(26)

• se deterrnina rapotul kg I k, din relatia (26):

28

vremea respectivii.(1952) a fost cea realizatii de Poettman ~i Carpenter care

nu tinea seama nici de fenomenul de alu.TJecare ~i nici de regimul de curgere

determinand in final o corelatie de determinare a factorului de frecare

bifazic.

Evolu(ia acestor metode de determinare a gradientului de presiune in

cazul curgerii fluidelor prin (evile de extrac(ie a constat in luarea in

considerare a fenomenului de alunecarc ~i a regimurilor de curgere care au

loc de-a lungul (evilor de extrac(ie.

Astfel Hagedorn ~i Brown considerii. fenomenul de alunecare dar nu

iau in considera(ie regimul de curgere, determinand in acest mod corelatiile

pentru determinarea frac(iei de lichid ~i a factorului de frecare bifazic.

Mai tarziu Duns ~i Ros, Orkiszewski, Aziz, Govier ~i Fogarasi

considerii. atat fenomenul de alunecare cat ~i regimurile de curgere

deterrninand in acest mod regimul de curgere, frac(ia de lichid, ~i factorul de

frecare bifazic. In plus fata de ace~tia Beggs ~i Brill considerii. cii. (evile pot

avea un anumit unghi de inclinare cuprins intre 0° ~i 90° fa(ii de orizontalii

pentru caml curgerii fluidelor de jos in sus.

Se m<:ntioneazii faptul ca nici una dintre aceste metode nu sunt

general vaiabile, ele avand abateri mai mici sau mai mari in raport cu

valorile presiunilor miisurate in gaura de sondii.

Metoda Hagedorn- Brown

A. Hagedorn ~i K.Brown au pornit de Ia bilantul energetic a! curgerii

intre doua repere de pe tevile de extractie, avand presiunile p1 ~i p 2 , ~i au

ajuns !a urmatoarea relatie pentru ca!culul gradientului de presiu.TJe:

~.=-+it Q,'M 2 +- A(v!l2g)

Ah Pmg 9·10'0 ·d 5 ·pmg Pmg D.h (11)

Din rela(ia (11) rezultii distanta M corespunzatoare caderii de

presiune D.p :

185

unde A• este suprafata ocupata de gaze, A1 este suprafata ocupatii de

lichid, iar A este aria sectiunii tevii de extractie.

• Vitezele medii in situ ale lichidului ~i gazelor care se

determina cu urmatoarele relatii:

Q v Q v, VI = - 1 = __!]_ • v :::::: __!_ = -· · A1 e1 ' • A• e.

(1 0)

Aceste viteze sunt vitezele reale ale lichidului ~i gazelor care sunt

mai mari decat vitezele superficiale ale fazelor respective. Proprietatile

fizice ale fluidelor ~i parametrii geometrici ca: di~etrul interior al tevilor

de extractie ~i inclinarea acestora, influenteaza valorile parametrilor de mai

sus.

V.2.3.2 Metoda de determinare a gradientului de presiune

0 data identificate regimurile de curgere, se pune problema

determinarii gradientului de presiune care reprezinta ':ierderea de presiune,

exprimata in bar(Nim2) raportata la 1 m de reava de extractie.

Gradientu! de presiune (d p ldh) are urmatoareie componente:

• gradientul static, (d p ld h Ln, ; • gradientul datoritafrecarilor, (d p ldh) fr""'';

• gradientul datorita acceleratiei, ( d pI d h L, . n., Hoemenea, gradientul de presiune depinde de o serie de parametrii ca:

debitul de lichid, debitul de gaze, diametrul tevilor de extractie, carac­

teristicile fizice ale fluidelor ~i presiunea Ia care are loc curgerea.

Determinarea gradientului de prcsiune reprezinta o problema destul

de dificiHi, care implica o serie de experimente, masuratori de presiune in

tevHe de extractie ~i elaborarea unor metod.e de calcul care sa conducii la

rezultate cat mai apropiate de datele rezultate din masuratori.

De-a lungul timpului au fost elaborate o serie de metode de

determinare a gradientului de presiune. 0 prima metoda larg acceptata la

184

kg k,=(RGT-r,)· f.J,. B,

Jl, b, (27)

Prin urmare, raportul k • I k, este dependent de presiune deoarece

parametrii r,, f.J8 p, , B • , b, sunt la randullor dependenti de presiune.

0 data determinat rap01tul k• I k, pentru o anurnita presiune, din

figura 9 se poate determina saturatia in titei ~i mai departe permeabilitatea

relativa pentru titei, respectiv permeabilitatea relativa pentru gaze.

Determinarea debitului de titei a!. unei sonde pe aceasta cale este

destul de dificila, fiind necesara cuno~terea ratiei gaze-titei, care la randul

ei necesita cunoa~terea debitului de titei.

Prin urmare, debitul de titei al unei sonde in conditiile curgerii

eterogene se poate determina cu relatia generala:

Q=IP(p,- Pa) (28)

cu mentiunea ca valoarea indicele de productivitate, IP depinde de

presiune, sprc deosebire de cazul curgerii omoge.1'", cwd acesta era constant

in raport cu presiunea.

Prin urmare, debitul de !itei al sondei nu mai este proportional cu

caderea de presiune (p' - p d), deaorece pe masura ce presiunea dinamica

de fund scade, ies tot mai multe gaze din solutie, viscozitatea titeiului cre~te

determinand sciiderea mobilitatii acestuia, iar permeabiiitatea efectiva

pentm titei scade ca urmare a cre~terii saturatiei in gaze.

1.2.7.2. Curbele de comportare a stratului in cazul curgerii eterogene

In cazul curgerii eterogene aa fost elaborate o serie de metode pentru

determinarea curbelor de comportare a stratului In diferite conditii. in cele

ce urmeaza se vor prezenta trei metode de determinare a acestor curbe ~i

anume: metoda Vogel, metoda Standing ~i metoda Wiggins,

29

Metoda Vogel

Una dintre cele mai utilizate metode C:e detenninare a curbelor de

comporta(e a stratului ill cazui curgerii eterogene, este metoda Vogel care

are Ia baza urmatoarele ipoteze:

• sonda nu prezinta zona contaminata;

• impuritatile sunt mici(sub 20%). ;::,·

In aceste conditii Vogel a determinat In urma unui· stUdiu statistic I

efectuat pe 21 de zaciiminte1 o ecuatie de gradul 2 pe baza direia sa se poata

detemlina curba de comportare a stratului, aceasta fiind:

_g_ = 1 - o 2 !'!!_ - o s(!'!!_ Y ' ' ) Qmax Pc Pc

(29)

in care Qm, reprezinta debitul corespunzator presiunii dinamice de r.md

nule (pd = 0).

Daca se reprezintii gnfc ecuatia (29), rezulta 0 curbii care poate fi

utilizatii penh-u estimarea , .. oductiv;_tiitii unei >onde tara zona de

permeabilitate mcclificetii ~~ care produce dintr-un ziiciimant ir, ;egim de

gaze dizolvate.

p,~ i ~ -OJ

<=

"' ·;; ., '"' ""'

!

0 ; Q~ax 0 Debitul

Fig.! 0. Curba de comportare a stratului pentru curgerea bifazica.

30

respectiv de gaze Q, ~i aria sec(iunii transversale a tevii, A

prin care curge amestecullichid -gaze:

Q, Q, v,, =-i; v,, =A (6)

Pe baza acestor viteze superficiale rezultate In urma experimentelor

s-au realizat diagrame care permit determinarea regimurilor de

curgere mentionate mai sus.

• Viteza amestecului v m este data de suma vitezelor

•

superficiale ale lichidului ~i gazelor :

vm = v!'l +vsg (7)

Fractia de Jichid, respectiv frac\ia de gaze de intrarc sunt

definite ca:

r, "' _i1__- = ::~,_ : f. Q, v,, (8) ----· J QI+Qg Vm Q,+Q, -~m

Prin unnPc!'z, su.rna fractiilor de lichid ~i gaze est~ egalii cu unitatea.

• Viteza de alunecare care reprezintii riiferenta dintre vitezele

medii in situ ale lichidului, respectlv gazelor. Una din

caracteristicile curgerii bifazice consta in curgerea simultana

a doull. faze de densitati si viscozitati d1.ferite. Astfel, faza mai

pu;in densa ~i viscCJasa tinde sa se deplaseze cu o vitezi\ mai

msre decat r..ealalta fazll. .

" Fractia de lichid, respectiv de g?.ze in situ se determinll. cu

relafile:

A A s =_!,_. s =--'-

/ A ' ' A (9)

183

Prin unnare, in cazul ascensiunii fluidelor prin tevile verticale ~i

!nclinate, pe masura ce presiunea, scade, pot apare urmatoarele regimuri de

curgere(fig. 2):

• curgere bule;

• curgere dopuri;

• curgere spuma;

• curgere ceata.

,.--...,.....-, ~ (

;:1 ·' ':•

·.-., ·v·i:

lc··e:,s· · · •-.. . . . . . 1 •• '.'' •• • •. ,:: •

. •f":.· . ..

~-:.'-:~·t·;::); -o~c~Q "''A -r-.·• ·o. ' '":'.g \J. '0. ~O!J ..

~:~:~.·i

T Curgere cea1;a

Curgere spuma

Curgere dopuri

Curgere bule

_l

Fig.2. Regimurile de curgere de-a lungui revzior de ex.ruqie.

Pentru modelarea regimurilor de curgere care pot apare in cazul

ascensiunii fluidelor bifazice prin tevile de extractie, in vederea determinarii

gradientului de presiune, au fost definiti o serie de parametrii ca:

• viteza superficiala a lichidului v,1 , respectiv a gaze1or, v,g

care este definita ca fiind raportul dintre debitul de lichid, Q,

182

Tinand seama de faptul ca in urma etalonarii sondei se pot detennina . - . .

parametrii Q, pd , ~i p,, din relatia (29) rezulta valoarea debitului maxim,

Qm,. . .In aceste conditii dand diferite valori presiunii dinamice de fund, p d ,

rezulta valorile corespunzatoare debitului Q , ceea ce pennite trasarea

curbei de comportare a stratului(fig.10).

Metoda Standing

M.B.Standing a extins relatia lui Vogel-~i in cazul sondelor cu zona

de penneabllitate modificata la care eficienta curgerii, E * 1 , obtinand

unnatoarea relatie generalizata:

-=E 1-_!!_ 1,8-0,8 1--d Q ( p )[ " • , .. ·. p )] Qm.x ·. Pc . · • Pc

(30)

Pentru E = 1 relatia (30) devine identica cu relatia (29) a lui Vogel

~i este valabila pentru E 5, 1, 5.

o.1l I !~ u

o.. I "'f --:; O.SI I I .. ' 0..

o, 11 I I I I I I '= F\ Jl ~ i\: \'I

00 0,2 0,4

Qt/Qtr:lax

Fig.ll. Curbele de comportare adimensionale pentru valori ale eficienfei curgerii cuprinse intre 0,5 $i 1,5.

31

In figura 11 sunt reprezentate curbele de comportare adimensionale

ale stratului In functie de presiunea adimensionala ( p d I p,) ~i debitul

adiemnsional ( Q, I Qmax) pentru valori ale eficientei curgerii cuprinse intre

0,5 ~i 1,5 .

Metoda Wiggins

Pentru curgerea trifazica( apa, titei, gaze), in conditiile ill care sonda

nu prezinta zona contaminata, Wiggins propune tratarea separata a fieciirei

faze ill scopul determiniirii unor ecuatii spccifice fiecarei faze, pe baza

cllrora sa se poata trasa curba de comportare a stratului.

Relatiile propuse de Wiggins pentru determinarea curbelor de

comportare ale stratului ill cazul curgerii trifazice sunt urmatoarele:

• pentru faza titei

__f1_ = 1-o,52 P d - o,4s(P d )

2

Q,max P, Pc (31)

• pentru faza apa:

...f.k_=1-o,nPd -o,2s(Pd)2

Qamax Pc p, (32)

ill care Q. , Q.,., reprezinta debitul de apa, respectiv debitul maxim de apa

... , .. ,_t' ..... H....,...,..;s+, ... ...,'O".,;{'~n ..... ;; ...t.; ..... .,.....,....;,..:r. ..-1.,_ hn-.rl .,... - () - ....... _ ... ~ ...... ~ ............ .t' ... -~ .................. ............ -... ...... __ --- ~ ............ , ra "'

Pentru determinarea curbei de comportare a stratului cu ajutorul

metodei Wiggins se determinll mai intai debitele maxime de apa ~i titei pe

baza datelor de Ia etalonare. Apoi considerand diferite valori pentru

presiunea dinamidi p d, se obtin debitele de titei, debitele de apa ~i debitele

totale corespunzatoare, pe baza relatiilor (31) ~i (32).

32

Conform relatiilor (l) ~i (2) variatiapre~iunii cu adancimea ill acest 2

caz (fig.1) este reprezentata printr-o dreapta de panta (pig+ A, v Pi ). 2d

0 ~.. !lz

i( 0

... h j\e\ lh

H HI L

_L_ .Ut

\ "l"

H

a. b. c.

pd

Fig. 1. Schemele sonde/or: a. sonda verticala; b. sonde deviata;c. varia{ia presiunii cu adiincimea in cazu/ ascensiunii lichidului prin {evile de extrac{ie.

V.2.3 Ascensiunea fluidelor bifazice prin tevile de extractie , ,

V.2.3.1 Regimurile de curgere

Cand presiunea fluidelor in tevile de extractie pe toata lungimea

acestora devine mai mtca dec8.t presiunea cie :saLw·il~~c, ;_¢;; gaz~!.:. .:!~:-~ :;.:;!:.:tiz

iar curgerea devine eterogena. In acest caz proprietatile fizice ale fl uidelor

variazii cu presiunea de-a lungul tevilor de extracfie, iar in urma ie~irii

gazelor din solutie, titeiul devine mai vascos modificandu-se astfel factorui

de frecare ~i in plus apare ~i fenomenul de alunecare.

Fenomenul de alunecare se produce datorita diferentei dintre

densitatea gazelor $i densitatea lichidului; gazele fiind mai u~oare, tind sa se

strecoare prin lichid, astfel !neat viteza lor absoluta fata de un reper fix este

mai mare decil.t viteza absoluta a lichidului.

181

in cazul sondelor verticale (fig.! a) presiunea p , In orice punct de

pe tevile de extractie se determina cu relatia:

· v 2h p = p, + p,gh+A-p,

2d. : ..• ·

iar In cazul sondelor deviate (fig.! b) presiunea p , va fi data de relatia:

v'l p = p 2 + p1glcosB + A-p1

2d

(1)

(2)

Pe baza relatiilor (1) ~i (2) se poate determina presiunea dinamica de

fund pentru sondele verticale ~i sondele deviate cu relatiile:

v2H Pd = P2 + p,gH + A-p1

2d

v2L PJ = P2 + p1gLcosB+A-p1

2d

In care: p1

reprezinta densitatea lichidului, kg/m3

;

(3)

(4)

h, l- cotele Ia care se afla un punct oarecare pe tevile de extractie,

m;

H, L - adancimea sondei, respectiv lungimea traiectului deviat a!

sondei, m;

8- unghiul de deviere in raport cu verticala, grade;

' 1" 1 • • 1 . u- -.:u.a:t.t1~\:.;-..:;. ... ~:::2:-:~: ~~ ~e-~.~~!0!" df"o ~"(tr~~tie m;

g- acceleratia gravitationaHi, rn!s2

;

v- viteza lichidului, rn!s;

A - factorul de frecare.

In relatiile de mai sus viteza lichidului se determina c.u rehqia:

4Q, v = :mi'

iar factorul de frecare A se determina !n functie de regimul de curgere.

(5)

180

0 data determinata curba de comportare a stratului pentru o anumita

fractie de apii, se poate trasa o familie de curbe de comportare a stratului

pentru diferite valori ale fractiei de apa(fig.l2).

70

50+- -· I til I --,-, ~~ri-~- j

.D ! ! !! 40 +--~i ; a i ! I ·~ 3o +-- i I ~ i I I

I I I I 20

1 _l I -,r ~- -,;;

t---+-----1-

I f, ~ 0,50 -----j

[,~0,75 ~ I

l r,~ o,2s 1 i I L o , I 7 I~ - -<--+--- I "'""),.. ' ---1'

0 20 40 60 80 100

Debitul, m3/zi

Fig.l2. Curbe/e de comportare a straului pentru diferite va/o;-i alefracfiei de apii.

120 140

Daca problema alegerii metodei de trasare a curbelor de componare

a stratului este rezolvata, se poate face o analiza a datelor rezultate de Ia

etalonarea sondei periodic. L8. fel caIn cazul curgerii omogene, se pot pune

!n evidenta fenomenele de contaminare a stratului productiv din imediata

apropiere a gaurii de sonda ~i de depletare a stratului productiv cu ajutorul

curbelor de comportare a stratului determinate pentru curgerea eterogena.

1.2.8 Testul 3

1. in ce conditii are Joe curgerea eterogena?

2. Care pararnetrii din ecuatia debitului sondei pentru curgerea eterogena

variaza cu presiunea?

3.Ce metode de determinare a curbei de comportare 1n cazul curgem

eterogene cunollllteti ~i care sunt conditiile in care acestea se aplica?

4.Ce alura are curba de comportare a stratului !n cazul curgerii eterogene?

33

1.2.9 Exercitii 3 '

1. De Ia etalonarea sondei a rezultat unnatoarele date:

• Presiunea dinarnica p d =40 bar;

• Presiunea statica p, =60 bar;

• Presiunea de satura!ie P,.t =90 bar;

• Debitul de lichid Q=30 m3/zi;

• Impuritatile i =5%.

Sa se determine:

a.Tipul curgerii;

b.Indicele de productivitate;

c. Metoda de determinare a curbei de comportare a stratului;

d.Debitul maxim;

e.Sa se traseze curba de comportare a stratului.

2. De Ia etalonarea sondei Ia timpul to a rezultat urmiitoarele date:

• Presiunea dinamica p d =45 bar;

• Presiunea statica p, =70 bar;

• Presiunea de saturatie p sat =95 bar;

• Debitul de lichid Q=40 m3/zi;

• Eficienta curgerii, E = 0, 7.

Sa se detennine:

a.Tipul curgerii;

b. Indkele de productivitate;

c. Metoda de determinare a curbei de comportare a stratului;

d.Debitul maxim;

e. Sa se traseze curba de comportare a stratului.

3. De Ia etalonarea sondei Ia timpul to a rezultat urmatoarele date:

• Presiunea dinarnica p d =45 bar;

34

V.2 Ascensiunea fluidelor prin tevile de extractie • •

V .2.1 Principii generate

In functie de presiunea fluidelor in timpul ascensiunii acestora prin

tevile de extractie curgerea poate sa fie monofazica bifazica (trifazica) sau

combinata (monofazica ~i bi sau trifazica). Prin urmare curgerea fluidelor

prin tevile de extractie va fi :

• monofazica atunci cand presiunea de-a lungul tevilor de

extractie este mai mare decllt presiunea de

saturatie( p > p sat);

• bi sau trifazica atunci cand presiunea de-a lungul tevilor de

extractie este mai mica ded'.t presiunea de saturatie

(p < Pwt );

• combinata atunci cil.nd pe o anumita lungime a tevilor de

extractie presiunea este mai mare dedit presiunea de

saturatie( p > p sat), determinand o curgere omogena, iar pe

restul lungimii tevilor de extractie presiunea scade sub

presiunea de saturape( p < p sat), determinand o curgere

• • ... • "' ' • r._ -·! - '!t. ou:azu;.a ::sC:tu w.acu...Lvu.

V.2.2 Ascensiunea lichidului prin tevile de extractie

'

In cazul ascensiuuii lichidului prin teviie de extractie atat presiunea

din capul de eruptie p 2 , cat ~i presiunea dinarnica de fund p d, sum mm

mari decat presiunea de saturatie Psat.

179

V.1 Obiective

Aceasta unitate de invatare prezintil notiunF cu privire Ia ascensiunea

fluidelor prin tevile de extractie verticale, precum ~i modul de realizarea a

analizei nodale in cazul sondelor exploatate prin erup(ie naturala.

Obiectivele urmarite in cadrul acestei unitati de invatare sunt:

• Identificarea tipurilor de curgere a fluidelor prin tevi;

• Determinrea variatiei presiunii !ichidului de-a lungul

tevilor de extractie;

• Determinrea variatiei presiunii fluidelor bifazice de-a

lungul tevilor de extractie;

• Realizarea practica a analizei nodale in general ~i analiza

nodala aplicata in cazul unei sonde in eruptie naturala.

Prin parcurgerea aceastiiei Unitati de invatare studentul i~i isu~e~te

notiunile de bazii privind curgerea fluidelor prin tevile de extractie. De

asemenea, prin intermediul exemplelor de calcul se dore~te aprofundarea

acestor notiuni ~i perceperea mai buna a fenomeneior specifice curgerii prin

tevile de extractie.

178

• Presiunea statica Pc =70 bar;

• Presiunea de saturatie p '"' =95 bar;

• Debitul de lichid Q =45 m3/zi;

• Impuritatile i = 50%.

Sa se determine:

a.Tipul curgerii;

b.Indicele de productivitate;

c.Metoda de determinare a curbei de comportare a stratului;

d.Debitul maxim;

e.Sa se traseze curba de comportare a stratului.

1.3 Raspunsurile testelor ~i exercitiilor

'

Raspunsuri/e testului 1

l.Presiunea statica sau presiunea pe conturul de alimentare

reprezintii acea presiune miisuratii sau estimatii Ia media perforaturilor cu

sonda in chi sa ( Q = 0), iar presiunea dimtinicii de fund este acea presiune

masurata sau estimatii Ia media perforaturilcr in timp ce sonda produce un

anumit debit Q(cu sonda curgand).

2.Presiunea de saturatie reprezinta presiunea Ia care apar primele

bule de gaze.Aceasta se determina pe baza teste lor efectuate in· autoclava

asupra unei probe de fluid prelevate din sonda sau analitic.

3.Ratia gaze-titei reprezinta raportul dintre debitul de gaze ~i debitul

de titei masurate in conditii de suprafata, iar ratia de solutie reprezinta

cantitatea de gaze dizolvate intr-un metru ctib de titei :ncrt aflat in anu;nite

conditii de presiune ~i temperatura.

4.Caderea de presiune strat-sonda reprezinta diferenta dintre

presiunea staticii ~i presiunea dinamicii de fund.

35

5.Curgerea omogena are loc atunci dind preshmea dinamica,

respectiv presiunea statica sunt mai mari dedit presiunea de saturatie.

Curgerea eterogena are loc atunci cand presiunea dinamica ~i presiunea

statica sunt mai mici decat presiunea de saturatie.

Raspunsurile exercifiilor 1

l.Presiunea de saturatie = 91,68 bara.

2.Curgerea este combinata.

Raspunsurile testului 2

l.Curgerea plan-radiala ~i stationara spre gaura de sonda are Joe in

urmatoarele conditii:

• stratul productiv are grosime constantii;

• stratul productiv este omogen ~i izotrop;

• presiunea pe conturul de alimentare este constanL'\ In timp;

• sonda este vertical!\;

• sonda este perfecta din punct de vedere hidrodinamic;

• fluidul este incompresibil;

• curgerea fluidului prin zacamant este omogena.

2. Pentru determinarea distribuliei presiunii in jurul gaurii de sonda

se pleaca de la ecuatia generala de curgere plan-radiala ~i stationara •' 4 O ,. O ~ ·- -- - , ·~ '1 0 O 0 y "-- ~A o ,,....J ~~~ _ ... -spre gaura ae sonaa a unw nu1u 1nC01Hpn:;::~1ou ,::,~u;:,u .111 '-'Vv.&.uvua .. .;..

·1· d . i d ( d P l 0 C d' "1 I 1· . - I c1 m nee: - · -- r-) = . on t\11 e a tm:ta sunt: a raza r dr dr

sondei r, cor::spunde presiunea dina1nica p d, iar !a raza conturului

de alimentare r, corespunde presiunea statica p, .

3. Pentru determinarea distributiei vitezei in jurul gaurii de sonda se

pleaca de la legea lui Darcy: v = !._ · d p unde k este permeabilitatea ;.t dr

36

V. Ascensiunea fluidelor prin tevile de extractie §i analiza nod ala

Cuprins

V .1 Obiective.. .... . .. .. ... .. ........ ......... ... ....................................... ..... .... ..... . . .. 178 V.2 Ascensiunea fluidelor prin tevile de extractie ..................................... 179

V .2.1 Principii general e................................................................. 179 V.2.2 Ascensiunea lichidului prin tevile de extractie .................... .179 V .2.3 Ascensiunea fluidelor bifazice prin tevile de extracfie........ 181

V.2.3.1 Regimuri1e de curgere .............................................. 181 V .2.3.1 Metode de determinare a gradientului de presiune ... 184

V.2.4 Ascensiunea combinatji a lichidului ~i fluidului bifazic prin tevile de extractie ...................... :: ...... : .. : ........................................ 195

V.3. Analiza nodala sau corelatia de functionare strat-sonda .................... 197 V.3.1 Analiza nodala in cazul unei sonde in eruptie naturala ....... 198

V.4 Testul1 ............................................................................................ 200 V.S Exercitiil ......................................................................................... 201 V.6 Raspunsurile testelor ~i exercitiilor ................................................. 203 V.7 Lucrarea de verificare .................................................... 207 Rezumat. ................................................................................................ 207 Bibliografie.V ........................................................................................ 208

177

Prin punerea !:1 productie prin denivelare cu gaze comprimate se

realizeaza, ca ~i !a metoda de punere in productie prin denivelare cu piston,

evacuarea unui volum de lichid care conduce Ia scurtarea coloanei .de lichid

din gaura de sonda ~i deci Ia mic~orarea presiunii acesteia. Prin urmare, se

pleaca tot de la conditia de pomire pentru a determina volumul de lichid

care trebuie evacuat. in final se determina ~i presiunea gazelor necesara

evacuarii acestui voium de iichid. Se mentioneazii ca aceasta metoda se

aplica acolo unde exista posibilitatea racordarii la o retea de conducte de

gaze.

Pu1'1erea in productie a sondelor prin denivelare cu azot se aplica i;1

general Ia sondele de mare adancime ~i presupune evacuarea lichidului din

tevi!e de extractie piir)a,Ia 50 m deasupra valvei de circulatie laterala cu

ajutorul azotului gazosi ,Deoarece azotul se aduce Ia sonda in stare lichida

este necesar sa se detennine volunml de azot lichid necesar executarii

operatiei, precum ~i presiunea de injectie a azotului gazos prin tevile de

extractie.

Bibliografie

1. Tocan, I.:Extractia petrolului. Pregiitirea sonde/or pentru exploatare ~i

punere fn producfie, Editura Tehnica, Bucure§ti, 1998.

2. Nicolescu, N.: !nterven{ii, repara{ii $i probe de produc(ie Ia sonde,

Editura Didactica ~i Pedagogica, Bucure§ti, 1985. , n,.,....,.""'"'"" ,-. ("',..,1,...1.., "1\.,f D. k'vt~·,..,,.tTn t;to.;.,,[.,,; c-1 rrr.""orrov nrror•;roto ... ,,.,.J

... ~.t' ............. , ~-, ................... J .... , ~·~·~ .• -··u ... -,.v. r·,-· ........ :r· o·-~·-· -·--- ..... -, . ---

l,Editura Tehnic~, Bucure~ti, 1993.

176

absoluta a stratului, p-viscozitatea titeiului. dpldr- derivata presiunii in

raport cu raza r.

4.Alurile graficelor distributiei presitmii ~i vitezei In jurul gaurii de

sonda sunt prezentate In figura de mai

r:::j:::1\ p : > : I

!m: ~p '.!ll : \ : ' :·:; : : Q. : : j 'ml '4> 'c:

'2Lt :ill: -~ :a: i v : --+ : : rc -... -·r s

Raza

JOS.

Din aceasta figura se observll

ca viteza fluidului are cele mai mari

valori in apropierea gllurii de sondll

ceea ce conduce Ia antrenarea

nisipului qin strat in gaura de sondll in

cazul stratelor slab consolidate.

Efectul acestui fenomen constll In

formarea unor caveme in apropierea gaurii · de sondll, care in anumite

condi!ii pot deveni instabile conduciind Ia prabu~irea acoperi~ului stratului

~i in consecintllla deteriorarea coloanei.

De asemenea, sc observa ell in apropierea gaurii de sondll presiunea

are o scadere intr-un litm mai accentuat. S-a constata: eli sc pierde

aproximativ 113 din de ~:.· .. rgia z~dimantului.

S.Debitul sonde! In conditii de ziici\mant se d;:termina pornind de Ia

relatia: Q = v ·A ( v reprezintll viteza •z

-~. ~>' ___ ;_~5-?) . :') !---- ... ::--~11

-:-, -f--f'- j : I

: : ! : I hi I : I • j' ; I

i I ; ; ' : I i : I : X

~-k'~

fluidului corespunziitoar<' razei r , iar A

reprezintll aria lateralll a ci1indrului de raza

r ( A= 2:rrh ).

Debitul in ccndi!ii de zaciimant:

k p,- PJ . .!. . 2m·h Q=tt. lnr' r

v .,

27!kh(p,- pd)

I r_

pn-"­r,

Debitul In conditii de suprafata:

Q = Znkh(p' - P J) ( sonda . ideala) bpln r,

r,

27!kh(p, - P J) ( sonda

sau Q= [ ('~ il ph s+ln r,)j

reala) In care b reprezintll factorul de volum al titeiului, h -grosimea

37

stratului productiv,m; p-viscozitatea dinamica a lichidului, Pa.s; k­

permeabilitatea absoluta, m2; r, -raza sondei, m; r,- raza conturu!ui de

alimentare, m; p d- presiunea dinamica de fund, Pa; p, - presiunea statica,

Pa, s- factorul skin.

6.Indicele de productivitate aratll cat produce o sondll corespunzlltor

unei presiuni diferentiale ( p, - p d) egala cu I bar, acesta fiind constant in

cazu! curgerii omogene deoarece produsul Jl· b se considera constant in

raport cu presiunea. Indicele de productivitate ideal se determina cu relatia:

IP 21/kh sau JP = ____.Q.

pbln(::) Pc- Pd

Indicele de productivitate real se determina cu relatia

IP,. = 21/kh

pb[s+ln(::)]. 7 .Curba de comportare a stratului sau curba IPR (Inflow

Performance Relationships) este defmita de functia debit= f(presiune) §i

caracterizeazll curgerea fluidului din strat in gaura de sonda, a!ura acesteia

pentru curgerea omogena fiind prezentata in figura de mai jos.

ill ~ ~ ·~

p,

~ ,...(]

0.

•

I u.

I r···---------·-·

P~t L_ -+

0 Ci Omro: Debitul

S.Identificarea fenomenului de contaminare a zonei de strat din jurul

gllurii de sondli, respectiv de depletare a stratului productiv se poate realiza

cu ajutorul curbelor de comportare ale stratului trasate pe baza datelor de Ia

etalonarea sondei inregistrate Ia diferite perioade de timp §i comparandu-le

cu cele inregistrate Ia un timp t1 luat ca martor.

38

IV.6 Lucrarea de verificare

1. Sa se analizeze metodele de punere in productie a sondelor ~i sll

se evidentieze avantajele §i dezavantajele acestora.

Rezumat

Dupa ce sonda a fost foratll §i perforatll, se instaleazii echipamentul

specific punerii in productie a sondei, urmand sa se inceapa procedurile de

de lucru in scopul provocarii afluxului fluidului din strat in gaura de sonda.

Metodele de punere in productie a unei sonde se bazeaza fie pe

reducerea densitlltii fluidului existent in gaura de sondll, fie pe reducerea

inaltimii coloanei de fluid din gaura de sondll. Prin urmare, punerea in

productie a unei sonde se poate realiza prin circulatie, prin denivelare cu

p:ston, respectiv cu gaze, respectiv Cl~ azot.

Se mentioneazll ca procedurile de lucru §i echipamentele utilizate Ia

punerea !n productie a sondelor diferll in functie de adancimea acestora.

Punerea in productie prin circulatie presupune inlocuirea treptatll a

noroiului din sonda cu un fluid mai U§or care sa permitli pomirea sondei. In

acest caz este necesar sll se determine densitatea fluidului cu care tre buie

inlocuit noroiul, precum ~i presiunea maxima Ia agregat §i a numllrului de

- - , - ---- . ·-- ___ .._•,c.;: ~-&-~.,...,.;_: ag:ft;:gau;;; ll!,;V!;;::iUJ.. t,;;;A\.:1\.!,.t~CUH V.l-'~J.U~.&.~J..

Punerea in productie prin denivelare cu piston presupune evacuarea

din sondli a unui anumit volum de lichid, astfel incat presiunea coloanei de

fluid rfunasll in sonda sa devina egala sau mai mare cu presiunea de

zacamant. Pentru a determina vo!umul de lichid care trebme evacuat din

sonda se pleaca de Ia condijia de pornire (presiunea coloanei de lich.id din

gaura de sonda sii fie mai mica decat presiunea de zacamant). De asemenea,

este necesar sa se determine numllrul de mar§uri efectuate cu pistonul pentru

a evacua volumul de lichid determinat anterior.

175

Raspunsurile, exercifiilor 1

1. a. Densitatea fluidului cu care trebuie inlocuit noroiul din sonda

pentru ca sonda sa porneasca, p, = 810,86 kg/m3.

b. Programul de punere in productie prin circulatie: se circula

noroiul pentru omogenizare; se inlocuie~te noroiul cu apa sarata de densitate

1100 kg/m3; se inlocuie~te apa sarata de densitate 1100 kg/m3 cu titei de

densitate 810,86 kg/m3; se lasa sonda in pauza aviind ventilul de pe bratu!

stang deschis, iar eel de pe bratul drept inchis §i se urmare§te comportarea

ei. Daca dupa inlocuirea apei cu titei sonda nu porne~te, atw1ci se trece !a

efectuarea unor tratamente de stimulare. Daca nici dupa efectuarea

tratamentelor de stimulare sonda nu porne§te, atunci se realizeaza un dop de

ciment in dreptul perforaturilor, se reperforeaza mai sus dupa care se reia

procedura de punere in productie prin circulatie.

c. Presiunea maxima Ia agregat este p= =85,4 bar. Se a!ege un

agregat ACF-350 a carei presiune maxima este 350 bar. N=arul de

agregate este: 2(unul pentru efectuarea OoJeratiei §i unul de rezerva).

2. a. Denivelarea care trebuie realizata pentru ca sonda sll poata

porni este: t:.h = 678,3 m.

b. Numarul de mar~uri efectuate cu pistonul pentru realizarea

denivelarii l'!.h este n = 17.

3. a.Denivelarea care trebuie realizata pentru ca sonda sa po:neasca:

M=346,6m.

b.Presiunea gazelor necesara pentru realizare& denivelfuii llh in

conditiile injectarii gazelor prin tevi ~ste p• = 51,36 bar, respectiv prin

spa~iul inelar este p• = 137,58 bar.

4. a. Presiunea de injectie prin tubing a azotului gazos: p, =289 bar.

b.Volumul de azot lichid necesar punerii in productie a sondelor:

V.otal (LN2 )= 5389 1.

174

t p,

p.,

Pa [·_.

A.~-, ·· ... ' '·. ' ·.,

I '<··-~ ' ··.

p$a\ .. · .. I '<t-·.

', ·· ..... ' ·. p.,. ",-----------;___,____:: u Omaa Omaxa Qmltl(1 0 Qmax3 Q~ OmiiX1

Contaminarea zonei de strat Depletarea stratului productiv din imediata veciniitate a giiurii de sonda.

in cazul depletarii stratului productiv, indiceie de productivitate nu

se modifidl, insa presiunea de zacamant scade, conducand Ia scaderea

debitului maxim a! sondei, iar in cazul contaminarii stratului productiv are

loc scaderea indicelui de productivitate conducand, de asemenea Ia scaderea

debituiui maxim.

Raspunsurile exercifiilor 2

1 D .. , 1 d . ~'7 4' ·./ . . ent .. u son e1= _...... , :y !~1 z1.

Distributia presillllii ~i vitezei in jurul gaurii de sonda.

Tabelul 1. Rezultatele calcu/el'Jr cfectuate pentru determinarea pres;umi $i vitezei Jin juru{giiurii de sonda.

i Raza, r Preoiunea, p Viteza, v bar n;/~ L_ . .!:m::__ __

u,t 1 ;oo i 2,89·;~ ~o-4 [ ~

I ...__ o,3 ~ 103,181 -r- 9,6s~·w=s--~ nl\ I 105.188 I -4>:?~1n-' ! . . -'-- - - . . - _·:.._ _ __, 0,9 -+----'~6,362 i _3_,2~7·_10~~---,

---.~0~ I 106 '67 i 2 8"- lG'' I I 1, I ,o I ---+---' _::,=2._'_ I

3,0 ' 109,847 I 9,651·10-' : ---- __.J_____ .. __ , '1

6,0 ! i 11,854 ! 4,8_25 ·1 rr-6 .J t-· ----·------1- •

I 90 I 11"<0?8 ! '~1·'.!0--6 ; ' - ~ ' OJ 1 ._.,h I ... i I r-· 10,0 1 !3,333 2,895 ·IG ___ ., __

1 30,0 _j_ 116,514 i 9,651·10-7 j

li 60,0·--· I_ 118,521 4,825 ·10-: I'

9o,o I 119,695 j; 3,21710'

100,0 -t- 120 . 2,895·10 7 J

39

Rezultatele calculelor prezentate In tabelul 1 se reprezintii grafic In

figurile de mai jos.

1201 ·~ 116 ····· l .. ····•·· .. ' . ······!

i 112 . \ l-

Pi ~ J

-108 ''"i-· ·-~ ... f ··--i i

104· ___ J_ ······-· ____ , ______ __J i i

i I tooL---~--------~----L----

o ~ ~ ~ ro 100 ,,

Distribufia presiunii in jurul gaurii de sonda.

3-lo-• r--r---:---:------2,4.10-4

UH0-4

V;

L2-10-.

6-10-,

00 20 40 60 80 100 ,, Distributia vitezei fn jurul gaurii de sonda

1. a. Tipul curgerii: omogenli;

b. Inicele de productivitate IP= 3,25 m3/zi bar;

c. Debitul maxim Qmax= 162,5 m3/zi.

d. Curba de comportare a stratului:

100~

60

I ! .: ·~·

,l----~T--~T--!t2<2o,---l,6,6oJ >>ao jQ 40 80 0

Q;

Curba de comport are a stratului

40

3. Metoda de punere In producfie prin circulatie presupune inlocuirea

treptata a noroiului din sonda cu un fluid mai u~or care sa permitii pomirea

sondei.

4. Conditia de Ia care se pleaca pentru determinarea densitii!ii

fluidului cu care trebuie inlocuit noroiul in cazul punerii in producJ:ie prin

circulaJ:ie este: p, ~Pi · g · H , unde p, reprezintii presiunea de zacamant;

H- adancimea sondei; Pi -densitatea licbidului cu care trebuie inlocuit

noroiul din sonda; g- acceleratia gravitaJ:ionala.

5. a.

6. Punerea In producJ:ie prin denivelare cu piston presupune

evacuarea unui anumit volum de licbid din sonda astfel !neat presiunea

coloanei de lichid riimasa in sondii sa devinii egala sau mai mare cu

presiunea de zaciimant. Pistonarea se poate aplica pana Ia adancimea de

2000m.

7. Denivelarea fj}z care trebuie realizata pentru ca sonda sa

pomeascii se determina din condiJ:ia de pornire a sondei: p, ~ (H- fj}z)pig

unde p, reprezinta presiunea de zaciimant; H- adancimea sondei; pi -

densitatea apei siirate din sonda; g- acceleraJ:ia gravitaJ:ionala.

8. Punerea in producJ:ie prin denivelare cu gaze comprimate

presupune injectarea gazelor comprimate prin spafiul inelar Ia o anumitii

presiune In scopul evacuarii din sonda a unui volum V de licbid, astfel !neat

presiunea coloanei de !ichid ramasa In sonda dupii scurgerea gazelor, sa fie

~g?l~ <011 moi mir.fi rlecat presiunea de zaciimant si sa permitii pomirea

sondei.

9. Punerea 1n producJ:ie prin denivelare cu azot presupune injectarea

prin revile de extractie (in timp ce valva de circulatie laterala este deschisa)

a unui volum de azot gazos calculat, pana Ia adancimea de circa 50m

deasupra valvei de circulatie laterala pentru a evita patrunderea azotului

gazes in spaJ:iul inelar. Dupa aceea se incbide valva de circulatie lateralii ~i

se descbide sonda pe duza fixa sau reglabila, se evacueazii azotul gazos Ia

co~, urmand sa se monitorizeze comportarea sondei.

173

• adancimea de fixare a valvei de circulatie laterala Hv = 3700 m;

• diametrul interior al coloanei de exploatare, D, = 0,127 m;

• diametrul exterior al tevilor de extractie, d. = 2 7 I 8 in (0,073m);

• diametrul interior al tevilor de extractie, d, = 2,5 in (0,0635m);

• densitatea apei sarate, Pa = 1100 kglm3;

Sa se determine:

a. Presiunea de injectie prin tubing a azotului gazos;

b. Volumul de azot lichid necesar punerii in productie a

sonde! or.

IV.5 Raspunsurile testului 'i exercitiilor

Raspunsurile testului 1

1. Punerea in productie a sondelor reprezinta operatia prin care se

reduce presiunea coloanei de fluid din gaura de sonda, astfel incat sil se

creeze o ciidere de presiune strat- sondii suficient de mare pentru a provoca

afluxul fluidului din strat in gaura de sonda.

2. Metodele uzuale de pomire a sondelor sunt: punerea in productie

prin circulatie, punerea in productie prin denivelare cu piston sau prin

pistonare, punerea in productie prin denivelare cu gaze comprimate ~i

punerea In productte prm deniveiare cu azo1.

Pentru sondele de mica ~i medie adancime se folosesc primele trei

metode de punere in productie (prin circulatie, prin pistonare ~i prin

denivelare cu gaze comprimate), iar pentru sondele de mare adancime se

folosesc de obicei metodele de punere in productie prin circulatie §i prin

denivelare cu azot. Se mentioneaza ca procedura de lucru de Ia punerea in

productie prin circulatie a sondelor de mare adancime difera de cea

corespunzi'itoare sondelor de mica ~i medie adancime.

172

3. a.Tipul curgerii: omogena

b. Indicii de productivitate In cazul celor doua etalonari:

IPt=3,5 m3/zi bar; IP2=2,6 m3 /zi bar.

c.Debitele maxime In cazul celor dou!l etalon!lri:

Qmaxl = 192,5 m3/zi; Qmax2 = 130 m3/zi

d.Curbele de comportare a stratului

120,.----,---,---;---.,.--~

I i 106 .. T ..

I p1J 92 ~.c,,:_-~· t . - ·, ~' P

2j 78 -· -·~-······:_.::,. :-·-·- ---!-- -1

. • l .

64 -- ~t

!

jOL----~----~----~----~--~ 0 40 80 120 160 200

Q1;,Q2;

Curbele de comportare a stratului

Din figura de mai sus se observa eli atilt indicele de productivitate,

cat ~i presiunea static!\ au scazut, ceea ce evidentiaza atilt fenomenul de

contaminare in jurul gaurii de sonda cat ~i fenomenul de depletare a stratului

productiv. Se recomanda stimularea sondei pentru indep!lrtarea fenomenului

de contaminare, cat ~i initierea unui proces de menpnere a presiunii de

zacamant(injectie de apa, de gaze etc).

Raspunsurile testului 3

l.Curgerea eterogenii are Joe atunci cand presiunea dinamicii de fund

~i presiunea staticll sunt mai mici dedit presiunea de saturatie.

2.Parametrii din ecuatia debitului sondei pentru curgerea eterogena

care variazii cu presiunea sunt: permeabilitatea relativii a titeiuluik,,

viscozitatea titeiului,u,, factorul de volum a! titeiuluib,.

41

J.Metodele de determinare a curbei de comportare a stratului in

cazul curgerii eterogene sunt:

• metoda Vogel:

o sonda nu prezinta zona contaminata;

o impuritatile sunt mici(sub 20%).

• metoda Standing:

o sonda prezinta zona contaminata( eficienta curgerii

E ~ 1,5);

o impuritiitile sunt mici(sub 20%).

• metoda Wiggins

o sonda nu prezinta zona contaminatii;

o sonda produce cu imp uri tati

4.Curba de comportare a

stratului in cazul curgerii

eterogene are alura une1

parabole, avand !n vedere ca ~ • ·;::

·-.\; indiferent de metoda utilizata,

ecuatia care stii ia b~za acestei

curbe este de gradul 2. 0 Qu~

0 Dehitu:

Rasounsurile exercttfilor 3 . '

1, a. Curgcrea este eterogena

b. L'ldicele de productivitate, IP= 1,5 m3/zi bar;

c. Metod2 de determinare a curbei de comportare a stratului:

metoda Vogel;

d. Debitul maxim, Q,nax= 58,69 m3 /zi;

e. Curba de comportare a stratului:

42

•

•

•

diametrul interior al tevilor de extractie,

(0,0635rn);

densitatea apei sarate, p a = 1100 kg/m3;

d; = 2,5in

adancimea de scufundare a pistonului in lichid, h, = 150 m .

Sa se determine:

a. Denivelarea care trebuie realizatii pentru ca sonda sa

poata porni;

b. Numiirul de mar~uri efectuate cu pistonul pentru

realizarea denivelarii determinate la punctul a.

3. La o sonda Ia care se aplica punerea in productie prin denivelare

cu gaze se cunosc urmatoarele date:

• adancimea sondei, H = 2200 m;

• diametrul interior a! coloanei de exploatare, D; = 0,127 m;

• diarnetrul exterior al tevilor de extracti:e, d' = 2 7 /8 in

(0 073m ' '

• diarr.etrul interior a1 tevilor de extmqie, d, = 2,5 m

(0,0635m);

• densitarea apei sarate, Pa = 1100 kg/m3;

• presiunea de ziiciimant, p, = 200 bar.

Sa se determine:

a. Denivelarea care trebuie realizata per,1ru ca sor.da sa

pcmeasca;

b. Presiunea gazelor necesarli pei!tm realizarea deniveUirii

de Ia punctul a. in conditiile ir1jecti:'ii gazelor prin teYi,

respectiv prin spaJiul inelar.

'/ La o sonda la care se aplica punerea in productie prin denivelare

cu azot se cunosc urmatoarele daie:

• adancimea de fixare a packerului permanent H, = 4200 m;

171

IV.4 Exercitii 1 '

1. La o sonda !a care se aplica punerea in productie prin circulatie

se cunosc urmatoarele date:

• adancimea sondei, H = 2200 m;

• diametml interior a! coloanei de exploatare, D, = 0,127 m;

• diametml exterior a! tevilor de extractie, d, = 2 7 I 8 in

(0,073m);

• diametrul interior a! tevilor de extrac(ie, d, = 2,5 in

(0,0635m);

• densitatea noroiului, Pn = 1275 kg/m3;

• viscozitatea noroiului, fin = 30 ·10-3 Pa.s;

• presiunea de zacamant, p' = 175 bar;

• debitul de pompare a! noroiului, q n = 0,5 m3 /min.

Sa se detennine:

a. Densitatea fluidului cu care trebuie inlocuit noroiul din

sondii pentm ca sonda sa pomeascii;

b. Programul de punere in productie;

c. Presiunea maxima !a agregat ~i numiiml de agregate

necesare punerii in productie.

2. La o sondii !a care se aplica punerea in productie prin denivelare

cu piston se cunosc urmatoarele date:

• adancimea sondei, H = 2300 m;

• diametrul interior al coloanei de exploatare, D, = 0,127 m;

• diametrul exterior a! tevilor de extractie, d, = 2 7 I 8 in

(0,073m);

170

Tabelul2. Varia{ia presiunii yo --~H~-~~00 000-0~-~ ' ~ -··

Presiunea, Debitul, bar m3/zi

0 58,69

10 55,43

20 49,56

I 30 41,08

40 30,00

50 16,30

60 0,00

4S•·-

JJ Po I _J 241

d· - - --~--- --- -------

00 12 14

Q;

·-+·~ --·-·

36 4S 60

Curba de comportare a stratului- metoda Vogel.

2. a. Tipul curgerii: eterogena;

b. Indicele de productivitate, IP=. 1,6 m3 /zi bar;

c. Metoda de determinare a curbei de comportare a stratului:

Standing;

d.Debitul maxim, Qmax=100 m3/zi;

e.Curba de comportare a stratu1ui.

Tabelul 3. Varia{ia presiunii 1 aeozrutw- meroaa i)Ianamg. Presiunea, Debitul,

bar m3/zi 0 86,8

10 79,2

20 70,0

30 59,2

40 46,8 ----

50 32,8

60 17,2

70 0,0

3.a.Tipul curgerii: eterogenii

SOr----T----~----~----r----;

48

Pdi

-32

I i - . I i ·----+ -----------· !

' !

''1"

-}-· ... ----

i-

:r ,. ~i 1 0 ~ • 00 w ~

Qj Curba de comportare a stratului- metoda Standing.

b. Indicele de productivitate, IP= 1,8 m3/zi.bar

c. Metoda de determinare a curbei de comportare a stratului: Wiggins

43

d.Debitu1 maxim, Qmax= 101,534 m3/zi;

e. Curba de comportarea a stratu1ui:

Tab - ~-- ..,....... . . ' ..... • .,...r~ ..... Y' "' ........... u v• ........... H......... .. ...... ~.., ........ '. "66H""''

Presiunea, Debitul de titei, Debitu1 de apa, Debitu11ichid, bar m3/zi m3/zi m3/zi

0 48,14 53,39 101,53

10 44,09 47,59 91,68

20 39,10 41,18 80,29

30 33,17 34,16 67,34

40 26,29 26,54 52,83

50 18,47 18,30 36,77

60 9,70 9,45 19,16

70 0,00 0,00 0,00

so~--~----~----~--~-----,

.70. . ' l : I I

Ml-~--r-------t·--------+---------t-··----- ---' I I

48 •·-·~--~---~-·----•-• ; -~-~---~'-l-,••-~••w--~~------~-·--

P~, I; I I II 1 I ' .

-32 -------+--------l------ ---1-------i---· l ' ! l l ! . ! ! ' ! l ; ! \

... 'r ·1 rr:t · ·1 0 24 4& 72 96 120

.o. Qj .101.534.

Curba de comportare a stratului- metoda Wiggins.

44

V(LN2 ) = v.(GN2 )·1,5443 (19)

volumul total de azot 1ichid

V",,1(LN,)= V(LN,)+ 10%V(LN2)+ 200/ (20)

unde 10% din volumul de azot Jichid se considera pentru compensarea

pierderilor, iar 200 I sunt necesari pentru racirea pompei triplex.

IV.3 Testul1

1. Ce reprezintii punerea in producpe a sondelor?

2. Ce metode de punere in productie a sondelor cunoa~tep?

3. Ce presupune metoda de punere in productie prin circulatie?

4. Care este conditia de Ia care se plead!. pentru determinarea

densitatii fluidului cu care trebuie in!ocuit noroiul in cazul

punerii in productie prin circulatie?

5. Care din urmatoarele relatii de calcul pentru determinarea

presiunii maxirne Ia agregat este corectii:

· Hv 2

a. p_=(p.-pJgH+A--P. 2.d,

Hv2

b. Pnmx = p,gH + A--p, 2d;

, Hv 2

\.i, l-'max ="" ---- Pt 2d,

6. Ce presupune punerea in productie prin denivelare cu piston ~i

piina Ia ce adiincime se aplica?

7. Din ce conditie se determina denivelarea M care trebuie

realizata pentru ca sonda sa pomeasca?

8. In ce constii punerea in productie prin denivelare cu gaze

comprimate?

9. In ce consta punerea in productie prin denivelare cu azot?

169

•

•

se determina presiunea de pomp are Ia capul de eruptie, p,

din diagrama din figura 10.

se calculeaza presiunea ~i temperatura medie ale coloanei de

azot din sonda;

Pm p, + PJ

2

t, + t f Tm =

2 + 273,15

(16)

(17)

unde t, este temperatura azotului gazos Ia ie~irea din converter ( t, =

25-30°C), iar t 1

este temperatura de fund a sondei.

E m Q)

_!; 0 c

OY fVV 'VV ,;lVV '"+VV ;.;vv vv-..- '" I til I 1 JJ )f

\ em ~ 3000 ----· -···-4-

~

•

F--1-~-4000 ~~r+ • t '

•

sooo' ' , ' , , , . , , , 100 200 J:X) 400 500 600 700

Presiunea din sonda, bar

p;~ 1 0. Diagrama pentnt determinarea presiunii de injecfie [a suprafafiia azotului gazos.

se determina volurnul de azot gazos necesar punem in

productie a sondei:

V,(GN,)= pJJ:.!i @ Tm Po

(18)

volurnul de azot lichid (LN2):

168

1.4 Lucrarea de verificare

1. Sii se demonstreze cum se determina distributia presiunii ~i

vitezei in jurul giiurii de sondi\, precum ~i ecuatia de d~erminare

a debitului sondei in cazul curgerii omogene plan-radiale ~i

stationare a unui fluid incompresibil spre gaura de sondii.

2. Curbele de comportare a stratului pentru curgerea omogena ,

respectiv eterogena ~i modul de utilizare a acestora pentru

identificarea fenomenelor de contaminare a zonei de strat din

imediata vecinatate a sondei ~i de depletare a stratului.

Rezumat

Stabilirea tipurilor de curgere prin mediul poros se realizeazii

comparand presiunea dinamica de fund, respectiv presiunea staticii cu :

presiunea de saturatie sau prin compararea ratiei de solutie, r, cu ratia gaze­

titei, RGT. Tipurile de curgere care se pot identifica sunt: curgerea

omogenii, curgerea eterogena ~i curgerea combinatii. 0 data cu aceste tipuri

de curgere se definesc parametrii ca: presiunea dinamica de fund, presiunea .

staticii, presiunea diferentiala, presiuea de saturatie, ratia gaze-titei ~i ratia , -.

de solutie. Pentru presiunea de saturatie se prezintii relatia lui Standing.

Tn r-nntinn~rP ~P nrP.?inHi f"nnrl1tii1P 't"n f"<;tt"P .o.:tt'P ln,. f'llf'(JP.f'P.<;t nrnno,:on'S --- --·------------ -- r--~------ ------~---- --- ----- ---- --- --·-~;;~---:-- ------o----·

plan-radiala ~i stationara a unui fluid incompresibil spre gaura de sonda,

determinarea distributiei presiunii ~i vitezei in jurul giiurii de sonda,

determinarea debitului sondei, indice!ui de productivitate, eticientei curgerii

~i a curbe!or de comportare a stratului sau a curbelor IPR.

45

De asemenea, se prezinta modul in care se pot pune in evidenta

fenomenele de contaminare a zonei de strat din apropierea gaurii de sonda ~i

de depletare a stratului productiv cu ajutorul curbelor IPR.

0 alta problema care se abordeaza in cadrul acestei unitati de

invatare, este curgerea eterogena plan-radiala ~i stationara a unui fluid

incompresibil spre gaura de sonda. $i in acest caz se prezinta modul de

determinare a debitului sondei ~i a curbelor IPR. Pentru trasarea curbelor

IPR s-au prezentat metodele Vogel, Standing ~i Wiggins.

La fel ca 1n cazul curgerii omogene, se pot pune in evidenta

fenomenele de contarninare a stratuiui productiv din imediata apropiere a

gaurii de sonda ~i de depletare a stratului productiv cu ajutorul curbelor IPR

determinate pentru curgerea eterogena Ia diferite intervale de timp.

Bibliografie I

1. Cretu,I.: Hidraulica general a ~i subteranii, Editura Didactica ~~

Pedagogica, 1983.

2. Marcu, M.:Extrac{ia petrolului. Aplicafii numerice fn erupfia naturalii ~i

erupfia artificialii, Editura Universitatii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 2005.

3. Minescu, F.: Fizico-chimia ziiciimintelor de hidrocarburi, vol.l, Editura

Universitatii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 1994.

4. Popescu, C., Co1oja, M.P.: Extrac(ia fifeiului #gaze/or asociate, vol. 1,

Editura Tehnica, Bucure~ti, 1993.

:>. 5toicescu, lv.i..: ,...,.. _,-- f•- ~ '~ ... ---~-~Y. 1""1tUt UUHl,;U .>UU~t,;;l '-'ll'-' ,';,fd:A;; :[;.'::":.!:: ::, UA;+., ... ., .... ....... ~-·--

_, ,. Universitatii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 2007.

46

Dupa pomparea azotului gazos in tevile de extractie, se opre~te

converterul ~i se inchide ventilul de pe bratul capului de eruptie, se inchide

valva de circulatie laterala, se deschide sonda pe duza fixa sau reglabila Ia

co~ul de gaze ~i se urmare~te comportarea acesteia.

Calculul volumului de azot lichid necesar

Pentru determinarea volumului de azot lichid se considera schema

din figura 9, iar algoritmul de ca1cul se prezinta mai jos:

•

rL===-----,:::J GN, I I l=:=:r-------------4 Apa

D;

de

H d; 50

1_ I Valva de circulalie -E laterala

·-------· f:-:-:-:-:-:-:-] ·-------· t---------------1 :-:-:-:-:-:-:-:

Fig.9 Schema sondei cu packer Ia care se aplicii punerea in producfie cu azot.

se calculeaza volumul V, , a1 fluidu1ui care trebuie dislocuit din

tevile de extractie cu azot gazos, pima Ia 50 m deasupra valvei

de circulatie laterala;

• se calculeaza presiunea hidrostatica p 1 , exercitata de fluidul

din spatiul inelar Ia adancimea de 50 m deasupra valvei;

167

N

~

Cisterna izoterrmi

LN, Converterul

1\ ,._.__ Vaporizatorul

Serpetina de TncaiZire a azotului lichid LN2

LN,

Pompa centrifuga

Pompa triplex

Fig.8 Schema hidraulicii genera/a a unei instalafii de pompare ~i vaporizare a azotului lichid.

GN,

Pentru realizarea operatiei de denivelare cuazofse executa mai lntai

o serie de operatii pregatitoare ca:

• se calculeazll presiunea de pompare necesara Ia capul de

erupfie ~i volumul de azot lichid necesar perttru operatie;

• se monteaza instalatia de pompare a azotuhii pe po'litie ~i se

monteazlllegaturile Ia cisterna ~i Ia sonda ~i Ia co~ul de gaze;

• se deschide valva de circu!atie lateralii;

• se inlocuie~te fluidul din sonda cu apa;

• se pune converterul in functiune;

• se probeaza linia de injectie a azotului gazos In sonda, Ia

presiunea maxima de lucru.

in continuare se pompeaza In tevile de extracfie volumul de azot

gazos calculat, pana Ia adancimea de circa 50m deasupra valvei de circulatie

laterala ~i se masoara Ia haba volumul de apa ie~it din coloana. Este necesar

sa se evite patrunderea azotului gazos in spatiul inelar deoarece bulele de

azot migreaza Ia suprafata cu o viteza 300-500 m!h, iar prin destindere

determina presiuni suplimentare In coloana ~i in capul coloanei.

166

II. Deschiderea, travetsa'rea stratelor productive ~i completarea sondei in dreptul acestora

Cuprins

II.l Dbiective ........................................................................................... 48 II.2 Deschiderea ~i traversarea stratelor productive ................................. 49

II.2.1 Deschiderea ~i traversarea stratelor productive cu presiuni mari. ................................................................................................. 49 II.2.2 Deschiderea ~i traversarea stratelor productive cu presiuni mici ......................................................................... : ......................... 51 II.2.3 Prevenirea contaminarii stratului productiv ........................... 55 II.2.4 Testul 1 ............................................................................. 56

II.3. Completarea sondei In dreptul stratului productiv .......................... 56 II.3.1 Cazul stratelor bine consolidate ... ; ............ ;; ............................ 56 11.3 .2 Caz11l stratelor slab consolidate .............................................. 58 II.3.3 Testul2 ................................................................................... 60

II.4. Prevenirea ~i combaterea viiturilor de nisip .................................... 61 II.4.1. Metode deinvestigare ~i previziune a viiturilor de nisip ...... 62 II.4.2 Metode de prevenire a viiturilor de nisip ............................... 63

II.4.2.1 Metode mecanice .................................................... 64 II.4.2.2 Metode chimice ....................................................... 81

II.4.3 Testul 3 ........ .............. .............. ..... ............... .... .... .. .. .... ...... .. 84 US Raspunsurile testelor ........................................................................ 85 11.6 Lucrarea de verificare ..................................................... 100 Rezumat. ................................................................................................ ·1 00 Bibliografie II .......................... ;.; ........................................................... 101

47

11.1 Obiective

Obiectivele urmiirite in cadrul acestei unitiiti de invatare sunt:

• pre:ientarea fenomenelor specifice Ia deschiderea ~i traversarea

stratelor productive in cazul stratelor cu presiuni mari, respectiv

cu presiuni mici;

• stabilirea masurilor care trebuie luate in cazul traversarii stratelor

productive pentru prevenirea contaminarii acestora, precum ~i

pentru evitarea eruptiilor libere necontrolate;

• prezentarea schemelor de completare a sondei in dreptul stratului

productiv atat in cazul stratelor bine consolidate, precum ~i In

cazul celor slab consolidate;

• prezentarea avantajelor, respectiv dezavantajelor schemelor de

completare a sondei in dreptul stratului productiv;

• analiza producerii viiturilor de nisip - cauze, consecinte, metode

de investigare ~i previziune a viiturilor de nisip;

• prezentarea metodelor de prevenire a viiturilor de nisip ~i a

procedurilor de realizare a acestora;

• dimensionarea filtrelor, a granulatiei pietri~ului pentru

impachetare ~i alegerea fluidului de transport a! pietri~ului

Notiunile prezentate in cadrul acestei unitati de invatare sunt

_ ·'- _, ___ .._ __ , __ : -~---~-· ,.. ......... ..,.,.. ::-.... +.,.1.,....,..,. .f.,..,....,.l'TIAn..,.l"" l"_"::tt'P o;:an~r lo;:a llt;l,;Ci:S""l V l:)l.UUI;i!.UUU,U. J:-'lt,;.lJ.W. "- U 1"4"""'...,. ....... t ...... '"'O- ... ---~--------- ----- ·-r ---

deschiderea ~i traversarea stratului productiv, precum ~i in cazul viiturilor de

nisip. De asemenea, prezentarea mai multor tipuri de completare a sondei in

dreptul stratului productiv, inclusiv a celor folosite pentru prevenirea

viiturilor de nisip, a avantajelor ~i dezavantajelor acestora, da posibilitatea

studentului sa aleaga solutia corecta in cazul unei situatii reale.

48

IV.2.4 Punerea in productie prin denivelare cu azot

Punerea in productie a sondelor prin denivelare cu azot se poate

aplica atilt in cazul sondelor cu adl\ncirni medii, ptesiuni scazute ~i aflux

redus cat ~i in cazul sondelor de mare adl\ncime.

Echipamentul utilizat Ia punerea in productie cu azot se compune

din:

• cisterna izoterma ,

• converterul;

• co~ul de evacuare a azotului gazos din sonda;

• habe;

• capul de eruptie;

• tevile de extractie.

Cisterna izoterma(fig.8) este un recipient criogenic izolat terrnic care

are o capacitate cuprinsa intre 100001-20000 I azot lichid. Presiunea in

interiorul cisternei este in medie de 2 bar, iar temperatura azotului lichid de

-195°C. De asemenea, cisterna este prevazutii cu o serpentina de vaporizare,

(pentru presurizarea ei cu azot gazos) ~i cu aparatura de masura ~i control.

Cisterna se monteaza pe un camion pentru a fi autonoma.

Converterul de azot(fig.8) este un echipament complex care

efectueaza pomparea ~i vaporizarea azotului lichid Ia mare presiune, cu

debit reglabil. Parametrii de lucru ai converterului sunt:

• presiunea maxima 700 bar;

• temperatura azotului in stare gazoasa Ia ie~irea din converter

10-500 C;

• debitul de pompare este reglabil intre 283 ~i 2550 Nm%;

Pompa centrifuga alimenteaza pompa triplex cu azot lichid din

cisterna. In continuare, pompa triplex refuleaza Ia presiune mare azotul

lichid in vaporizator. In vaporizator azotul lichid trece in stare gazoasa ~i

ajunge in sonda !a presiunea cerutii de operatia de punere in productie.

165

• se determina presiunea de injectic a gazelor prin spa(iul

inelar, P,:

P, = p1gh, (14)

unde h, reprezinta diferenta dintre nivelul lichidului din tevi ~i nivelul

lichidului din spatiul inelar ill timpul injectiei gaze lor( fig. 7), aceasta fiind

propoqionala cu presiunea de injectie a gazelor.

Po

h. I I I I t.h

D; D;

d. d.

HI l!fil!fi.l:ff!l ' d; H d;

a. b;

Fig.7. Fazele operafiei de punere in produc{ie prin denivelare cu gaze comprimate: a. faza injectiirii gaze/or, b. faza fin/11.

Din figura 7 se observa ca volumele spatiilor neocupate de lichid sunt egale.

Prin urrnare, se poate scrie ca:

tr h (D' -d')=tr(D' -d' +d~\.,. 4

g 1 . e 4 1 e 1 P'1

de uncle rezultii lnaltimea h, :

_ DJ -d; +dJ h hg - 2 2 D.

D1 -d, (15)

164

11.2 Deschiderea ~i traversarea stratelor productive

Deschiderea §i traversarea strate1or productive cuprind totalitatea

operatiilor efectuate din momentullnceperii traversarii stratului productiv §i

pana ill momentul punerli ill productie a sondei.

Este important de mentionat ca de calitatea acestor operatii depind

foarte mult corectitudinea informatiilor colectate In timpul forajului prlvind

stratul productiv (ill cazul unei sonde de explorare ), precum §i

productivitatea sondei (In cazul unei sonde de exploatare ).

Din punctul de vedere a! presiunii Ia care se gasesc fluidele ill porli

rocii, stratele productive pot fi impaqite In doua categorli extreme:

• strate cu presiuni marl, eruptive;

• strate cu presiuni mici, depletate.

11.2.1. Deschiderea stratelor productive cu presiuni mari

In cazul deschiderli stratelor cu presiuni marl se impune mentinerea

unei contrapresiunii suficiente pe strat ill timpul forajului ill scopul evitarli

unei eruptii Iibere necontrolate. Se mentioneaza ca o erup(ie Iibera

riecontrolata trece mai lntai prln fazele de manifestare eruptiva §i de eruptie

Iibera.

0 manifestare eruptiva are Joe atunci cand din sonda iese noroi de

foraj care poate fi contaminat cu gaze. Aceasta se poate recunoa§te dupa

urmatoarele semne:

• scaderea densitatii noroiului, ca urmare a contaminarii

acestuia cu fluidele provenite din strat;

. • cre§terea debitului de noroi ie§it din sonda fa(ii de eel intrat

In sondli;

49

• scaderea presiunii la pompeie de noroi.

Dad! semnele manifestarii eruptive sunt necunoscute sau ignorate,

aceasta se poate tnmsforma in eruptie Iibera care presupune ie~irea din

gaura de sonda a fiuidclor provenite din strat. Daca din anumitc motive,

sonda nu poate fi !nchisa cu ajutorul instalatiei de prevenire, atunci eruptia

Iibera se poate transfonna in eruptie Iibera necontrolata.

Efectele unei eruptii libere necontrolate sunt:

• pierderi umane;

• pierderea instalatiei totala sau paqiala;

• degradarea zacamantului; .. picrderi importante de titei §ilsau gaze;

• formarea de cratere Ia diferite distar1te de gaura de sonda;

• formarea unor caverne in strat;

• poluarea mediului inconjurator.

Dintre cauzele eruptiilor libere necontrolate se mentioneaza:

• neasigurarea unei ::ontrapresiuni necesare (in jur de 5-10 bari)

asupra stratului productiv. Aceasta se poate prod\lc<: fie ca

urmare a scliderii densitlitii fluidului de foraj, fie din cauza

sciiderii inaltimii coloanei de fluid de foraj din gaura de sonda

ca urmare a urmatoarelor situatii ~i anume:

o pierderi de circulatie, ca urmare a interceptiirii unei

formatiuni fracturate sau ca urmare a fracturiirii

fonnatiei productive din cauza unei contrapresiuni

excesive pe strat;

o extragerea garniturii de foraj neinsotita de umplerea

gaurii de sondli cu fluid de for~i;

o sciiderea densitatii noroiului de foraj, ca urmare a

contaminiirii acestuia cu fluidele din strat;

o efectul de piston care are Joe atunci cand garnitura de

foraj este extrasa cu viteza mare prin noroiul de foraj

cu viscozitate mare sau cand se extrage sapa de foraj

man~onatli.

50

Prin urmare, gazele injectate in sonda !mping lichidul din spatiul

inelar in tevi!e de extractie ~i mai departe la suprafata. Pe masura ce lichidul

este evacuat din sonda, presiunea pe strat scade continuu permitand !a un

moment dat pornirea sondei.

r ~I c.

~ Q) '0

:; c. (l

~

Haba

·-Po

~r.....-$~bf;lj.....l'*'~:="'+"'-""". Gaze

Tevile de extractie

Coloana __.---- de exploatare

Conducta de amestec

Fig.6. Schema echipamentului utilizat la punerw in producfie prin denivelare cu gaze comprimate.

Spre pare

Dadi presiunea gazelor disponibile este mai mica dedit presiunea

coloanei de lichid din sondli, atunci se injecteazii gaze prin spatiul inelar Ia o

anumitli presiune pentru a evacua o parte din vo!umul de lichid din sondli.

Dupa aceea se scurg gazele, obtinandu-se o coloana de lichid mai micli, ceea

ce tavonzeaza porn1rea sonciei.

In acest caz pentru determinarea presiunii gazelor injectate i..11

coloanli 1n scopul evaculirii unui volum de lichid V se procedeazii astfel:

• se determina denivelarea M care irebuie realizatli pentru

ca sonda sli porneasdi (d!n condi(ia de pornire, relatia11):

t.,h'?:.H- Pc p,g

(13)

163

Viteza de ridicare a pistonului din lichid trebuie sa fie destul de mica

pana Ia ie~irea acestuia din lichid pentru a nu crea depresiuni excesive pe

strat. Dupa aceea, viteza cre~te pe masura ce pistonul este extras Ia suprafata

~i scade -din nou cand pistonul se apropie de suprafatiJ. pentru a evita lovirea

racordului pistonului de burlanul de pistonare.

Dupa un numar n de mar~uri efectuate cu pistonul, presmnea

coloanei de lichid ramasa in sondii se apropie de presiunea de ziicamant, iar

sonda ar trebui sii inceapii sa pomeasca. Semnele de pomire a sondei sunt:

cre~terea nivelului de lichid in sondii de Ia un mar~ Ia altul, flambarea

cablului !a extragerea pistonului din sonda, extragerea lichidului gazeificat

Ia suprafata.

IV.2.3 Punerea in productie prin denivelare cu gaze comprimate

Punerea in productie prin denivelare cu gaze comprimate se aplica

acolo unde existii posibilitatea racordarii Ia o retea de conducte de gaze.

Echipamentul folosit Ia punerea in productie prin denivelare cu gaze

comprimate este format din( fig. 6):

• cajml de eruptie;

• linia de gaze racordatii Ia spatiul inelar a! sondei;

• haba;

• tevile de extractie.

Aceastii metoda presupune injectarea gazelor comprimate pnn

spatiul inelar Ia o anumitii presiune, in scopul evacuiirii din sondii a unui

volum V de lichid. Ca urmare, presiunea coloanei de lichid ramasa in sonda

devine egala sau mai mica dedit presiunea de zacamant ~i permite pomirea

sondei.

Dacii presiunea gazelor disponibile este mai mare dedit presiunea

coloanei de lichid din sonda, atunci pomirea sondei se face prin simpla

injectare a gazelor prin spatiul inelar.

162

• necunoa§terea sau ignorarea semnelor manifestarilor

eruptive;

• nefunctionarea sau functionarea defectuoasa a instalatiei de

prevenire a eruptiilor sau incompatibilitatea acesteia cu

presiunile din sondii;

• necunoa§terea modului de actionare a instalatiei de prevenire

a eruptiilor sau manevrarea gre~itii a acesteia de calre

personalul operativ.

Din analiza cauzelor ~i efectelor eruptiilor libere necontrolate se

impU!1]Uarea urmatoareJor masuri:

• asigurarea unei contrapresiuni suficiente pe strat tara a colmata

excesiv stratul productiv, mentinand o diferentiJ. de presiune strat­

sondii de circa 5-l 0 bari;

• evitarea scaderii inaltimii coloanei de noroi de foraj prin umplerea

gaurii de sondii cu noroi in timpul extragerii garniturii de foraj,

monitorizarea debitului de noroi de foraj Ia intrarea §i ie~irea din

sondii in vederea detectil..":ii unei eventuale pierderi de circulatie;

• monitorizarea densitatii noroiului de foraj in vederea detectarii

unei eventuale contaminari a acestuia;

• evitarea formarii efectului de piston prin extragerea cu viteza

mica a garniturii de foraj impreuna cu sapa care poate fi

man§onata;

• alegerea unei instalatii de prevenire corespunzatoare §i testarea

acesteia;

• instruirea periodica a personalului operativ.

11.2.2 Deschiderea stratelor productive cu presiuni mici

Deschiderea stratelor productive depletate sau cu presiuni mici nu

pune probleme deosebite in ceea ce prive~te controlul sondei, insii aceste

strate pot fi afectate destul de mult de invazia noroiului de foraj in strat.

51

Cu toate ca riscul de pierdere a controlului sondei este mic ~i In acest

caz se mentine conditia ca presiunea coloanei de noroi de foraj sa fie mai

mare dedit presiunea stratului productiv. In anumite cazuri, pentru

prevenirea contaminarii stratului productiv, acesta se traverseaza prin foraj

Ia echilibru (presiunea noroiului de foraj este egala cu presiunea stratului

productiv) sau chiar Ia subechilibru(presiunea noroiului de foraj este mai

mica decitt presiunea stratului).

Noroiul de foraj este un sistem dispers format dintr-o fazii lichida

care formeaza mediul de dispersie ~i o faza solidi\ care constiuie faza

dispersa. Tinand seama ca lntre strat ~i gaura de sonda existii o diferentil de

presiune, rezultil ell In timpul traversilrii stratului productiv fluiduJ· de foraj

tinde sa patrunda in stratul productiv pe diferite distante, in functie de

caracteristicile acestuia, permeabilitatea §i porozitatea mediului poros ~i

caderea de presiune strat-sondil.

Prin urmare, particulele solide din noroiul de foraj patrund in strat

pana unde inti\lnesc pori de dimensiuni mai mici decal ele, unde se opresc

blocand curegerea. 0 parte din particule!e solide se depun chiar pe peretele

gaurii de sondil formand o turt.A de cohutare, pe cand celelalte particule

solide se depun In porii rocii Ia o anumitli distanta falii de peretele gaurii de

sondil. Efectul patrunderii particulelor solide in strat este de reducere a

permeabilitiltii absolute a mediului poros.

Filtratul din fluidul de foraj patrunde pe o distantil mult mai mare In

strat decat particulele solide. Acesta poate invada stratul productiv atilt in

timpul traversdrii prin foraj a acestuia cat §i ulterior din cauza unei turte de

colmatare de calitate slaba care in timpul diferitelor manevre se poate

desprinde de pe peretele gaurii de sonda. Pentru un control bun a! filtrarii

noroiul de foraj in strat, este necesar ca acesta sii aibe un filtrat redus ~i sa

permitil realizarea unei turte de colmatare subtire, rezistentil §i

impermeabila.

Piitrunderea filtratului din noroiul de foraj in strat, conduce Ia

aparitia unor fenomene ca: umflarea ~i migrarea argilelor, formarea

emulsiilor cu fluidele din strat, blocarea cu apa a porilor rocii din jurul

52

v n=- (9)

v;

Volumul total de lichid, V care trebuie extras din sonda se detennina

cu relatia:

;r(D 2- d 2 + d 2

) v =---'-~!---'-/';.h (10) 4

in care !';h reprezinta denivelarea care trebuie realizatil pentru ca sonda sa

pomeasca, aceasta determinandu-se din conditia de pornire:

p, ~ (H- /';.h )p,g

/';h~H-~ p,g

(11)

(12)

unde p1

reprezintil densitatea apei silrate, kgim3

.

H

Cablul

hs

Pistonlli ~- - -- e ·-- - - .

:::_:_:_ ~- =~= d; H

!::::1=~=-:-: d

-- - -­'-- - -

~;;~~~ 1~~;~; ~~~~~~~i -- - ---- - -. - - .. -

Coloana de -4:_::_ :; :::: exploatare -f~-:- :-t:-:·

t -- - -. ~--- -- -.-.

j._:~t-~=-~=~{j~==: r.---------_-_1

. -E:=::_::_::_:j-

a.

Ah

r l[-p 1!4--o; • I I i

:===~F==-=- d. ·-- --­-- - --:-:-: -:: d· ·:-:- :- -:-:· I ·-- ---· :-:-1. :-!::::; .-.-- -- ----~ -- - -­·-- --­-- - -­·-- ---:=:=: =: :=:=~· -- - -­·-- --­-- - -­·-- ---.---- -_, ___ _ -- - -­·----- ---------··----------_-_ .. _-.: r-:-:-:-:-:-:-J: ~

: :~:-:-:-:-:-:-:-..:: . - t:=:=:=:=:=:=:j-

b.

Fig.S. Fazele operafiei de punere in producfie prin pistonare: a. faza inifialii, b. faza finlii.

161

produce ruperea cablului. Acesta este prevazut Ia exterior cu u11 suport

articulat pentru montarea liniilor de ancoraj ale ansamblului.

Burlanul de pistonat este piesa tubulara formatii din mai multe

tronsoane previizute cu legaturi rapide !a capete, fiecare tronson avfmd ' - : ~---.,.

lungimea de 2,25 m. Lungimea totala a burlanului de pistonat depinde de . . ',_:( i:

lungimea ansamblului format din piston, prajina ,€lrea ~i racord.

Dispozitivul capcana permite retinerea. pistonuiui in cazul In care

ruperea cablului s-ar produce deasupra racordului ca urmare a lovirii re-

petate a racordului de cutia de etan~are Ia extragerea pistonului.

Dispozitivul de suspendare permite sustinerea fuisruublului dis-.

pozitivelor de deasupra sa pe bratul lateral, f'ara a mai fi necesara a~ezarea

acestora pe podul sondei. Aceastll situatie se poate intalni atunci cand

dispozitivele de deasupnidispozitivului de suspendare se demonteazll pentru

verificarea sau schimbarea pistonului.

Prevenitorul de eruptie pe cablu poate fi actionat atat hidraulic cat ~i

manual. Acesta permite inchiderea rapida pe cabin! atunci cand s-ar produce

o manifestare eruptiva.

Piesa de legatura cu capul de eruptie permite montajul ansambldui

de pistonat deasupra ventilului de pistonat a! capului de eruptie.

Panoul de contrcl irupreuna cu liniile hidraulice permite actionarea

pe cale hidraulica a dispozitivelor din ansamblul de pistonat. Acesta este

montat pe o sanie transportabila in apropierea sondei.

hritial sonda este plina cu apa sllrata(fig.S), iar pistonul se coboara

sub nivelul de lichid I 00-200 m dupa care se extrage Ia suprafata aducand

un volum de lichid V, :

. trd2 v, = _,_ h 4 '

(8)

unde h, este adancimea de scufundare a pistonului in lichid(150m·200m).

Numl\rul de mar~uri n, efectuate cu pistonul pentru pomirea sondei

se determina pe baza·vo!Uiilului de lichid actus Ia un mar~, V1 ~i volumul

total de lichid, V care trebuie extras din sonda:

160

gaurii de sonda, scaderea permeabilitatiilor efective pentru titei, respectiv

gaze, cre~terea saturatiei in apa.

Umjlarea §i migrarea argilelor

Stratul productiv are o compozitie mineralogica eterogena care

include ~i argi!ele ce se pot gllsi sub diferite forme ca: intercalatii subtiri in

cazul unui complex de strate, aglomerllri de particule lenticuiare sau

particule dispersate in masa rocii (in cazul stratelor slab consolidate). Aceste

argile sunt de mai multe tipuri ca smectite, ilite, caolinite etc.

Smectitele in special, in contact cu apa filtratll din noroiul de foraj i~i

mllresc in mod ireversibil volumul de 8-10 ori. Cele care sunt sub forma de

intercalatii subtiri, prin marirea volumului conduc Ia mic~orarea diametrului

gaurii de sondll, man~onarea sau chiar prinderea sapei.

De asemenea, argilele dispersate in masa rocii, prin mllrirea

volumului, reduc sau chiar obtureaza sectiunile porilor in care s-au depus.

Deoarece argilele absorb apa, Ia suprafata granulelor de nisip din stratul

p~oductiv se formeaza un strat de mJ!ecule de apa care conduc Ia scaderea

permeabiiitlltii efective pentru titei sau gaze.

Ilitele ~i caolinitele nu-~i mllresc foarte mult volumul in contact cu

apa filtratii din fluidul de fora.j, insa, datorita schimbllrii bru~te a salinitatii

ele pot fi u~or dezintegrate in particule cu dimensiuni foarte · mici. Aceste

particule migreaza prin mediul poros pauli cand intalnesc pori de dimensiuni

mai mici decil.t ale lor, conducand Ia infundarea acestor pori.

Pentru prevenirea umflllrii argilelor este necesar sa se foloseasca

fluide de foraj pe baza de calciu, potasiu, polimeri cationici, produse

petroliere etc, iar pentru prevenirea dezintegrllrii argilelor este necesar sa se

injecteze apa cu acei~i salinitate cu cea a apei de zacllrnant.

Blocarea cu apii a porilor rocii din jurul giiurii de sondii

Rocile care formeaza stratul productiv pot fi udate preferential de

titei san de apa. In cazul in care roca este udatll preferential de titei, apa se

deplaseazll prin porii rocii sub forma de particule sferice. La un moment dat

53

pa.rticula de apa mtalne~te un par cu dimensiuni mai mici decf1t ea sau o

~trangulare a porului respectiv. Pentru ca particula de apa sa treaca de acea

zona cu dimensiuni mai mici decat ea, este necesara o anumita presiune

diferentiala(relatia 1) pentru a deforma particula de apa ~i pentru a o

Impinge mai departe.

t;p = 2ry cos e(_!_ _ _!__) rz rJ

(1)

unde rl reprezinta tensiunea interfacia!li apiHitei, N/m;

e- unghiul de contact;

r2 , r1- raza particulei de apa, respectiv a zonei ~trangulate a porului, m

Fig.l. Blocarea unui par cu apii.

Problema In cazul stratelor cu presiuni mici este eli nu exista

suficienta energie pentru a expulza apa din porii rocii, aceasta putand sa

blocheze porii respectivi, reducand astfel permeabilitatea. Un remediu in

acest caz ar fi injectia de substante tensioactive care au ca efect reducerea

tensiunii inLerf(;lv~il~~ ilp~-tit;;i ~: ~e:i ~ p!~~h~!!i! d1ferentiale strat~sonda.

Formarea emulsiilor cujluidele din strat

Apa filtrata din noroiul de foraj amestecata cu titeiul din strat poate

forma emulsii cu viscozitate mai mare decat a titeiului determinand scliderea

mobilitatii titeiului. Tipul ~i caracteristicile emulsiilor sunt determinate de

compozitia apei ~i atiteiului ~ide natura contaminajilor.

Pentru lndeplirtarea efectului emulsiilor se injecteaza in stratul

productiv dezemulsionanti.

54

In cazul efectuilrii operatiei de pistonare Ia sondele de mare

adancime echipamentul montat deasupra capului de eruptie este format

dintr-un ansamblu de dispozitive (fi.g.4) ~i anume: cutia de etan~are,

dispozitivul de siguranfii cu fncrJdere automata, burlanul de pistonat,

dispozitivul capcana, dispozitivul de suspendare, prevenitorul de eruptie pe

cablu, piesa de legatura cu ventilul de pistonat al capului de eruptie. Toate

aceste dispozitive sunt actionate hidraulic de Ia un panou de control montat

pe o sanie transportabila In apropierea gliurii de sonda.

I

Ventilul de pistonat al capuluideeruplie

Cutia de elanflue

Di!pozitivul de siguran111 cu inchidere automatA

Burlanulde pistonat

Oispozitivulcapceni

\ \

~ Dispozitivuld~!uspendere

\ '

Prevennorul de eruplie pe ceblu

Uniile hidraulice

linia de ancoraj

Fig.4. Schema echipamentului de szprafafi'i montat deasupra capului de erupfie utilizat Ia operafia de pistonare a sonde/or de mare adancime.

Cutia de etan~are este actionata hidraulic ~i asigurli fnchiderea etan~ii pe cablu a intregului ansamblu.

Dispozitivul de sigurantli cu inchidere automata permite lntrruperea

comunicajiei cu gaura de sondii, previne erupJia sondei, atunci cand s-ar

159

~ = c. §

/i 1l

Pistonu!

_.- Geamblacul

lnstalatia de ridicat

Burlanul /epistonat

<--

Cab\ul

~ I I

Conducta J .. ... I 1 deamestec

~ ~ J Spre pare

--- revile de extractie

Coloana de exploatare

Fig.2. Schema echipamentului utilizat Ia punerea in produc;ie prin pistonare.

I Racordullateral pentru scurgeree presiunii

Unia de ancoraj

Burlanulde . plstonat

\

\ Plese de legituri cu caput de erup~e

\ Ventilul de pistonat al ' capului de erupUe

\ \

Fig.3. Schema echipamentului de suprafafii montat deasupra capului de erupfie utilizat la operafia de pistonare a sonde/or de mica §i medie adancime.

158

Scaderea permeabilitafilor efective pentru fifei, respectiv gaze

Ca urrnare a patrunderii apei filtrate din fluidul de foraj ~i deci a

cre~terii saturatiei In apil,perrneabilitatile efective pentru titei, respectiv gaze

scad.

In timpul exploatiirii sondei din anurnite conditii ~i datorita unor

reaqii chimice dintre sistemul roca-fluide din strat ~i fluidele folosite Ia

stimularea sondei se pot depune In porii rocii produ§ii de reactie inso!ubili.

De asemenea, In anurnite conditii de presiune §i temperatura In porii rocii se

pot depune diferite saruri, asfaltene §i eventual parafine care conduc Ia

sciiderea perrneabilitii!ii zonei de strat din imediata vecinatate a gaurii de

sonda.

11.2.3. Prevenirea contaminarii stratului productiv

Pentn.: prevenirea contaminiirii forrnatiei productive este necesar sa

se ia unnatoarc:le masuri:

• folosirea unui fluid de foraj ·'capabil sa forrneze' o tutta de colmatare

sub(ire, imperrneabila §i rezistentii pe peretele gaurii de sondii ~i care

sa aibe 0 filtrare redusa;

• folosirea unor fluide de foraj pe baza de apa care sa contina diferiti

compu§i pentru inhibitarea argilelor;

• utilizarea fluidelor cu densitate mica;

• utilizarea fluidelor de foraj tratate cu aditivi pentru reducerea

filtratului;

• utilizarea fluidelor de foraj pe bazade produse petroliere;

• miirirea vitezei de foraj a stratului productiv pentru a reduce cat mai

mult timpul de contact cu fluidul de foraj;

• · ap!icarea metodelor de foraj Ia echilibru sau Ia subechilibru.

55

11.2.4. Testul1

l.Ce se lntelege prin deschiderea ~i traversarea stratelor productive?

2.Care sunt fazele de dinaintea unei eruptii libere necontrolate?

3.Care sunt semnele unei manifestiiri eruptive?

4.Care sunt cauzele unei eruptii Iibere necontrolate?

S.Care sunt efectele unei eruptii libere necontrolate?

6.Care sunt masurile care se iau pentru prevenirea erup(iilor libere

necontrolate?

7 .Care sunt fenomenele care se produc In strat ca urmare a

patrunderii filtratului din fluidul de foraj In strat?

S.Care sunt masurile care se iau pentru prevenirea contaminarii

stratului productiv?

11.3.Completarea sondei in dreptul stratului productiv

Completarea sondei sau echiparea sondei in dreptul stratului

productiv depinde de gradul de consolidare a strate1or.

Din acest punct de vedere pot exista douii cazuri extreme ~i a:mme:

• strate bine consolidate;

- .. 4-,.+,.. ,.,1,.,1... ,......._ .... ,..,...1~.-1.-:o+o ... l,)uu.,..;:.. .;. ...... ._. .,......,_. ... u ................. ~...-.

11.3.1 Cazul stratelor bine consolidate

Stratele bine consolidate sunt formate in general din gresii sau

calcare. in acest caz gaura de sonda se foreaza, tubeaza ~i cimenteaza pftnii

in acoperi~ul stratului productiv, dupii care se traverseazii stratul productiv,

in final gaura de sondii liisftndu-se liber1i(fig.2).

56

• Se lnlocuie~te treptat fluidul din tevile de extracpe cu un fluid de

densitate mai mica, lnchiziind valva de circulatie laterala dupa

fiecare treapta, scurgiind presiunea diferentiala ~i raciind 0 pauza

de 12-24 h pentru observarea modului de comportare a sondei.

• Daca sonda nu pome~te dupa lnlocuirea integrala a fluidului din

tevi cu apa se trece Ia denivelarea cu piston sau cu azot. Daca

nici ~a sonda nu pome~te, se trece Ia efectuarea unei operatii de

stimulare.

• Daca nici in urma stimularii. sonda. nu pome~te, se inlocuie~te

fluidul din sonda cu fluid de foraj care are densitatea egala cu a

fluidului de foraj cu care s-a forat sonda, dupa care se Ianseaza

un dop in packeru1 permanent. De asemenea, pentru siguranta se

poate fixa deasupra packerului un dop de coloana peste care se

face un dop de ciment.

• Se reperforeaza mai sus, reluiindu-se procedura de punere In

produc(ic prin circulatie.

IV.2.2 Punerea in productie prin denivelare cu piston

Punerea in productie prin denivelare cu piston presupune evacuarea

unui anumit volum de lichid din sonda, · astfel !neat presiunea coloanei de

fluid riimasll in sonda sa devina egala sau mai mare cu presiunea de

zaciimant. Aceasta metoda este utilizata atunci cftnd sondele nu pomesc Ia

inlocuirea noroiului cu apa sarata sau cu titei ~i unde nu sunt conditii pentru

punerea in productie prin denivelare cu gaze comprimate. De asemenea,

pistonarea se poate aplica pftna Ia adiincimea de 2000 m.

Echipamentul folosit Ia punerea in productie prin denivelare cu

piston(fig.2) este format din: capul de eruptie, haba, troliul, instalatia de

ridicare, cablul, burlanul de pistonat, cutia de etan§are, prevenitorul de

eruptie pe cablu(pentru sonde cu adftncirni mai mari de 2000m), pistonul ~i

garnitura de tevi de extractie ..

157

de tevi se retrage astfel indit locatorul G sa se afle la 1 m

deasupra pakerului.

• Se executa proba de etan~eitate a niplurilor in packer, inchiziind

prevenitorul U pe tevi ~i cresciind presiunea in spatiul inelar piina

Ia 100-150 bar. Daca in urma probei, rezulta ca niplurile

etan~eazii in packer, se scurge presiunea, se retrag niplurile

deasupra · pllckerului, se monteaza bucata de teava lustruita ~i

agatatorul.

• Se coboara garnitura de tevi astfel !neat locatorul G sa se afle

deasupra packerului Ia aproximativ I m, dupa care se repeta

proba de. ~tan~are a niplurilor in packer.

• Se monteazii in agatator un dop sau o supapa de contrapresiune

pentru a inchide sonda pe tevi in timpul demontarii

prevenitorului U cu inchidere pe total.

• Se demonteazii prevenitorul U, iar in locul sau, peste

prevenitorul cu inchidere pe tevi, Cameron LD, se monteaza

sistemul boneta- agatator pentru sustinerea ~i etan~area tevilor de

extractie, iar peste acesta se monteazii capul de eruptie.

• Se extrage dopul sau supapa de contrapresiune din agatator, dupa

care se executa proba de presiune in coloana ~i in tevi pentru

verificarea etan~eitiitii packerului.

• Deasupra ventilului de pistonat a! capului de eruptie se monteaza

instal alia de ope rat cu siirma, dupa care se executa pro ba de

presiune a capului de eruptie.

• Se deschid ventilul principal ~i eel de pe bratul cu duza reglabila

ale capului de eruptie.

Dupii finalizarea operatiilor pregiititoare se trece Ia operatia propriu­

zisii de punere in productie prin circulatie care are urmatoarele etape:

• Se deschide valva de circulatie lateralii cu ajutorul dipozitivului

D2 introdus prin tevile de extractie cu ajutorul instalatiei de

opera! cu siirma.

!56

Pentru a preveni migragrea particulelor fine de roca antrenate de

fluidele care curg din strat in gaura de sondli, este necesar sa se instaleze

un filtru impachetat cu pietri~ in dreptul stratului productiv. In acest scop

se liirge~te mai intiii gaura de sondli cu ajutorul unei sape liirgitor.

lnel de ciment

Coloana

I nel de ciment

Coloana

Packer cu mufa lncrucisata

Fig.2. Scheme de completare a sondei in dreptul stratului productiv pentru strafe bine consolidate a. Completare tip gaurii liberii; b. Gaurii Iibera

liirgita urmatii de introducerea unuifiltru impachetat cu pietri~.

Avantajele unor astfel de completari sunt:

• se eliminli cheltuielile privind tubarea, cimentarea ~i

perforarea sondei;

• dacli se traverseazli in intregime stratul productiv, sonda

astfel foratii este perfectli din punct de vedere hidrodimanic;

• sonda produce prin peretele ei natural, in acest fel restrictiile

1> ~.nrgere •nnt mini me( doar in cazul existentei unei zone

contaminate in jurul giiurii de sondii);

• permite introducerea unui filtru in dreptul stratului productiv.

Dezavantajele completarii tip gaurii Iibera sunt:

• nu permite exploatarea simultanii §i separatli a mai multor

strate in conditiile existentei unui complex de strate;

• nu permite stimularea separata a stratelor;

• in cazul liirgirii gliurii de sondii in vederea introducerii unui

filtru, timpul de forare ~i timpul de contact a! fluidului de

57

foraj cu stratul productiv cresc conducand Ia o contaminare

mai accentuata a zonei de strat din jurul gaurii de sondi\;

• nu exista nici un ecran protector in calea migrarii apei ~i/sau

gazelor.

11.3.2 Cazul stratelor slab consolidate

in cazul stratelor slab consolidate(formate din nisipuri), spre

deosebire de stratele bine consolidate, este necesar sa se consolideze gaura

de sonda cu ajutorul coloanei de exploatare care ulterior se cimenteaza ~i se

perforeaza in dreptul stratului productiv.

Prin urmare, se foreaza, se tubeaza ~i se cimenteaza pana in

acoperi~ul stratului productiv, dupa care se traverseaza prin foraj stratul

pmductiv. in continuare se tubeaza, se cimenteaza ~i se perforeaza coloana

de exploatare in dreptul stratului productiv(fig.3 b.).

Coloana de exploatare poate fi intregita pana Ia suprafata sau poate fi

sub fc>rma unui liner sau coloane pierdute fixata Ia partea inferioara a

coloanei intermediare.

De asemenea, uneori in dreptul stratului productiv se introduce odata

cu coloana de expioatare un liner ~lituit de Ia suprafata. Ulterior coloana de

deasupra linerului se cimenteaza utilizand o umbrela de cimentare penrru a

proteja spatiul dintre peretele gaurii de sonda ~i 1inerul ~lituit(fig.3.a.).

Pentru prevenirea viiturilor de nisip se introduce in coloana · de

exn1oatare. in drentu1 stratului productiv, un filtru impachetatat cu

pietri~(fig.3 c.).

Avantajele tipului de completare cu coloana de exploatare tubata,

cimentata ~i perforata sunt:

• consolidare buna a gaurii de sonda;

• coloana tubata ~i cimentata in dreptul stratului productiv

constiuie un ecran in calea migriirii apei ~i sau gazelor;

• permite introducerea unui filtru impachetat cu pietri~;

58

Comparand presiunea maxima Ia agregat calculata cu presiunea

nominala a unui agregat, se poate determina numarul necesar de agregate.

De asemenea, in afara numarului de agregate rezultate, trebuie considerat

inca unul de rezerva.

Daca dupa inlocuirea apei cu titei sonda nu porne~te, atunci se trece

Ia efectuarea unor tratamente de stimulare. Daca nici dupa efectuarea trata­

mentelor de stimulare sonda nu porne~te, atunci se realizeaza un dop de

ciment in dreptul perforaturilor, se reperforeaza mai sus, dupa care se reia

procedura de punere in productie prin cir.culatie.

Punerea in producfie prin circulafie a ~ondelor de mare addncirne

Dupa perforarea coloanei de exploatare, la gura sondei ramane

acela~i echipament format din doua prevenitoare de eruptie montate unul

deasupra celuilat. Prevenitoru1 inferior este cu inchidere pe tevi(Cameron

LD), iar eel superior este cu inchidere pe total( Cameron U).

lnainte de punerea in productie a sondei prin circulatie se fac o serie

de operatii pregatitoare dupa cun: urmeaza:

• Se introduce curatatorul extensibil de coloana pentru cunitarea

depunerilor ~i se circula fluidul din sonda pentru omogenizare.

• Se introduce packerul permanent ~i se fixeazil. deasupra

perforaturilor Ia aproximativ 1Om.

• Se introduce garnitura de tevi impreunii cu toate dispozitivele

care constituie echipamentul de adancime a! sondei (nipluri,

valve, etc (vezi figura 12a de Ia paragraful III.3.2)) pana Ia

aproximativ I m deasupra packerului.

• Se inlocuie~te :!:1uidul de perforare cu fluidul de packer care se

circula, dupa care se coboara tevile pana cand locatorul G se

a~eazii pe packer.

• Se verifica fixarea packerului prin Hisarea pe acesta a unei parti

din greutatea garniturii de tevi (3000-5000 daN). Daca packerul

nu alunecii, inseamna cii este bine fixat in coloana, iar garnitura

155

presiunea maxima care poate apare 'in timpul acestei operatii. In timpul

inlocuirii noroiului cu apa, presiunea maxima Ia agregat se inregistreaza

atunci cand apa a ajuns Ia ~iul tevilor de extractie. Prin urmare, presiunea

maxima Ia agregat, p max se determina cu relatia:

Hv 2

Pmox = (P. - Pa )gH +A 2

d. Pn '

(3)

unde A reprezinta coeficientul ·de rezistenta hidraulicll care se determinll 'in

functie de regimul de curgere .. In acest scop, este necesar sa se calcilleze mai

intai nurnarul Reynolds cu telatia:

Re= p.vd,

f.ln

Pn , Pa • densitatea noroiului, respectiv densitatea apei, kg/m3

;

f.l. • viscozitatea noroiului, Pa.s;

d 1

• diametrul interior a! tevi!o; de extractie, m;

v. viteza noroiului, m/s; se determina cu relatia:

v=~ 7rd-'

'

unde q este debitul de pompare, m3 Is.

(4)

(5)

Daca Re >2JOO, regimul de curgere este turbulent, iar J. se

ciettlnlinU ~.;u rdu~~C1~

• 0.3164 A=--­

Re0.25 (6)

Daca Re < 2300, regimul de curgere este laminar, iar J. se determina

cu relatia:

A= 64 Re

(7)

154

• permite exploatarea selectiva ~i separata a unui complex de

strate;

• permite efectuarea tratamentelor de stimulare selective.

lnelul de ciment lnelul de ciment

a.

c.

b.

lnelu1 de ciment

Coloana

Filtr\JJ impachetat cu pletrl~

Pietri=l

Fig. 3. Scheme de completare pentru stratele bine consolidate: a. cu liner ~liJuit, b. eli coloanii tubatii cimentatii ~ perforalii,

c. cu fi/tru impachetat cu pietri~in coloanii.

59

Dezavantaje tipului de completare prezentat in figurile 3b ~i 3c sunt:

• cresc cheltuielile cu tubarea, cimentarea, perforarea sondei in

dreptul stratului productiv ~i introducerea filtrului impachetat

cu pietri~;

• sonda este imperfecta dupa modul de deschidere, aria de

curgere a fluidelor din strat in gaura de sondii fiind

restrictionata;

• in cazul perforarii coloanei cu gloante, exista posibilitatea ca

nu toate gloantele sa strapunga peretele coloanei ~i inelul de

ciment sau sa nu se detoneze arnestecul exploziv din cauza

unor defectiuni de constructie.

Completarea cu liner ~lituit de Ia suprafata prezinta avantajul ca

dimensiunile ~i distributia ~liturilor sunt riguros controlate asigurand o

suprafata de curgere optima.

Pe de alta parte, insa prezenta acestui liner irnpiedica exploatarea

selectiva a unui complex de strate, precurn ~i efectuarea tratarnentelor de

stimulare selective, iar izolarea apei ~i gazelor este dificil de realizat.

11.3.3. Testul 2

l.De ce depinde modul de completare a sondei in dreptul stratului

productiv?

2.Care sunt metodele de completare a giiurii de sondii In dreptul

stratului productiv pentru strate neconsolidate?

3.Care sunt metodele de completare a gaurii de sonda in dreptul

stratului productiv pentru strate consolidate?

4.Care sunt avantajele ~i dezavantajele metodelor de completare a

sondei in dreptul stratului productiv in cazul stratelor slab consolidate?

S.Care sunt avantajele ~i dezavantajele metodelor de completare a

sondei in dreptul stratului productiv in cazul st:ratelor bine consolidate?

60

Inainte de realizarea operatiei de punere in productie se circula

fluidul din sonda pentru curatirea eventualelor depuneri, precurn ~i pentru

omogenizarea acestuia.

In tirnpul operapei de punere in productie, daci'i In sonda se afla

fluidul de foraj cu densitatea mai mica de 1300 kg/m3 atunci acesta se va

inlocui direct cu apa siirata, iar. apa siirata se va inlocui cu titei, daca este

cazul, pentru a provoca afluxul fluidului din strat in gaura de sonda.

Daca fluidul de foraj din sonda are densitatea mai mare de 1300

kg/m3, atunci lnlocuirea acestuia cu apa siirata se va face treptat prin diluare,

piina se va ajunge Ia apa curatii; dupa care apa se va inlocui cu titei dacii este

cazul.

Pentru a determina densitatea fluidului cu care trebuie lnlocuit

noroiul, se define~te conditia de pornire:

P, ?.pt ·g ·H

Din aceastii conditie rezulta :

P1

S p, gH

unde p, reprezinta presiunea de zaciirnant, Pa;

H- adancimea sondei, m;

p1

-densitatea fluidului cu care trebuie inlocuit noroiul, kg/m3

;

g- acceleratia gravitationala g = 9,81 rnls2•

(1)

(2)

Chiar dacil. din calcul rezulta ca densitatea fluidului cu care trebuie

inlocuit noroiul corespunde unui titei, nu se va inlocui niciodata noroiul din

sonda direct cu titei, din unnatoare!e motive: noroiul de foraj s-ar arnesteca

cu tifeiul degradandu-1, ar necesita presiuni de pompare mari !a s·uprafata ~i

s-ar crea o cadere de presiune mare in sonda, care ar putea conduce Ia pro­

vocarea viiturilor de nisip in cazul stratelor slab consolidate.

Pentru determinarea numiirului de agregate necesar executarii

operatiei de punere in productie prin circulatie, este necesar sa se determine

153

folosesc de obicei metodele de punere in productie prin circulatie, prin

pistonare ~i prin denivelare cu azot.

Se mentioneaza eli procedurile de lucru ~i echipamentele utilizate la

punerea in productie a sondelor de . mare adiincime difera de cele

corespunzatoare sondelor de mica ~i medie adiincime.

IV.2.1 Punerea in productie prin circulatie

Operatia de punere in productie prin circulatie presupune inlocuirea

treptata a noroiului din sondii cu un fluid mai u~or care sa permitii pomirea

sondei.

Punerea fn producfie prin circula{ie a sonde/or de micii ~i medie

adancime

Echipamentul de suprafatii ~i de adiincime(fig. I) utilizat in cadrul

acestei operatii este format din: capul de eruptie; haba(habe) ~i legaturile

acestora cu cap11l de eruptie; agregat(agregate) ~i legaturile acestora Ia capul

de eruptie ~i tev ile de extractie.

t I ~~ ~ I 8 L

~ Haba

Agregatele

~ ~ Spre pare I I (

__-· T evi de extractie

Conducta de amestec Coloana de exploatare

Fig.! Schema echipamentului utilizat Ia punerea in producfie prin circula{ie.

152

11.4 Prevenirea viiturilor de nisip

Viiturile de nisip se produc in cazul stratelor slab consolidate

formate din nisipuri. Aceste nisipuri se pot incadra in urmatoarele categorii:

• nisipuri curgatoare sau quick sands caraterizate printr-o

cimentare slaba intre granule sau chiar absenta acesteia,

carotajul in acest caz fiind foarte dificil;

• nisipuri paqial consolidate care au un grad oarecare de

conso!idare, dar prezinta risen! dezagregarii u~oare ~i rapide

a peretelui gaurii de sonda ~i a carotelor prelevate;

• nisipuri friabile care prezinta consolidare relativ buna ~i care

sunt difiqil de identificat.

Viiturile de nisip au urmatoarele cauze:

• exploatarea foqatli a sondelor, prin marirea debitului, care

conduce Ia obtinerea unei proci11Ctii sporite de nisip din cama

vitezei mari a fluidelor din apropierea gaurii de sonda; pe de

alta parte, dacii debitul de lichid a! sondei are valori moderate

se poate reduce sau chiar stopa productia de nisip;

• aplicarea unor tratamente de stimulare neadecvate, care

utilizeaza compu~i ce dizolva liantul dintre granulele rocii ~i

care accentueaza viita:i.le de nisip;

~---1~-----.-,. ............ ..,..ol ..... .,. ("l<)h. ,...n-nr;:onlirl~tp t':::lrP. n~te:rmina cresterea ll.l'-'J.J.J.J.U,j.V"'" ;;;,._.._....,~..,._....,._ ..,.__ •• -~------------, - -- - - -- - - ,

productiei de nisip;

• viscozitatea fluidelor din strat, care cu d\t este mai mare, cu

atat determina o antrenare mai accentuata a nisipului din strat

in gaura de sonda;

• cre~terea saturatiei in apii, care conduce Ia alterarea

cimentului de legatura dintre granulele de nisip, conduciind

mai departe la reducerea coeziunii dintre acestea;

61

• oprirea sondelor pentru efectuarea unor operatii de interventii

~i repomirea ulterioarii a acestora conduce Ia declan~area

unei viituri de nisip.

Consecintele viiturilor de nisip sunt:

• formarea dopurilor de nisip In dreptul perforaturilor care

determina o scadere foarte mare a debitului produs de sonda;

• patrunderea nisipului In gaura de sonda, in echipamentele de

fund ~i de suprafatiJ. duce Ia deteriorarea acestora prin

eroziune;

• probleme legate de separarea nisipului Ia suprafata ~i de

depozitarea In conditii ecologice ale acestuia;

• formarea unor caveme in zona de strat din jurul gaurii de

sonda care In anumite conditii pot deveni instabile antrenand

prabu§irea acoperi§ului stratului productiv ~i deteriorarea

coloanei de exploatare;

• efectuarea m~.suratorilor In gaura de sonda este dificila sau

chiar imposil:i::1.

11.4.1 Metode de investigare §i de previziune a viiturilor de nisip

Metodele de investigare §i previziune a viiturilor de nisip sunt:

testarea sondelor, carotajul initial a! stratului productiv, efectuarea unor

.J:_ --.-C:: _: ··-·--Y..:-~- -·~·~'··+:.,.~ :-........ : ... ;r;+~L ... - ......... ~~A""-~;.~..u;&.C).&."'L.&.J. ';L I, .. U..I.J..lUiJ.J. ..... u. ... > V.O.Ut-L"'"- .u..o.L_p..._.._ ......... ~.o.J.v.L .;)v..o..o....._._..

Testarea sonde/or

Testarea pedo(jica a sondelor cu masurarea cantitatii de nisip

produsa poate pune !n evidenta o viiturii de nisip in evolutie §i poate

determina o decizie de amplasare in gaura de sonda a unui filiru pentru

reducerea, eventual stoparea productiei de nisip.

62

IV.2.Principii generale

Dupa forarea ~i perforarea unei sonde, echipamentul specific acestor

operatii este indepiirtat, urmand sa se instaleze echipamentul corespunzii.tor

punerii in productie a sondei. Pentru ca toate aceste operatii sa fie realizate

in deplina securitate, trebuie ca sonda sa fie mentinuta plina cu fluid de

foraj. Dupa finalizarea instalii.rii echipamentului de punere in productie, este

necesar sa se asigure conditiile care permit sondei sa produca, adica se

aplica procedurile de punere In productie a sondei.

Punerea in productie a unei sonde reprezinta operatia prin care se

reduce presiunea coloanei de fluid din gaura de sonda, astfel !neat sa se

realizeze o diferentii de presiune intre strat ~i gaura de sonda suficienta

pentru a provoaca afluxul fluidului din strat in gaura de sonda. Diminuarea

presiunii coloanei de fluid din gaura de sonda se poate face fie prin scaderea

densitatii fluidului, fie pnn reducerea iniiltimii coloanei de '",uid din gaura de

sondii.

Prin urmare, metodele azuale de punere in productie a sondelor se

pot clasifica astfei:

• punerea in produqie prin reducerea densitatii fluiduiui din

sondll:

-o punerea in productie prin circu latie;

·-··- __ .,.,.,. -:..., ....,..,,...,l,"tf.a T'tot"1n r""rlnrPrP~ )·;,~lf1 0_"111 ~-0loanei de fluid f-'H.li._.~..., .... i.-... 1~·..., .... --r-- r---- -~-----~-~--- ··- --

din gaura de sonda sau prin denivelare:

o P'merea in productie prin denivelare cu piston sau pnn

ptstonBre,

o punerea In productie prin denivelare cu gaze comprimate;

0 punerea in produqie prin denjvelare cu azot.

Pentru sondele de mica ~i medie adancime se folosesc primele trei

metode de punere in productie (prin circulatie, prin pistonare ~i prin

denjvelare cu gaze comptimate ), iar pentru sondele de mare adfincime se

!51

IV .1 Obiective

in cadrul acestei unitilti de invatare s~; prezinta metodele de punere in

productie a sondelor care urmeaza sa fie exploatate prin eruptie naturala.

Obiectivele urmii.rite in cadrul acestei unitilti de invatare sunt:

• Defmirea notiunii de punere in productie a sondelor;

• Prezentarea metodelor de punere in productie a sondelor;

• Prezentarea schemelor de echipare ale sondelor in timpul

punerii in produqie a sondelor prin diferite metode;

• Prezentarea algoritmilor de calcul pentru determinarea,

densitiltii fluidului care trebuie sa inlocuiasca noroiul din

sonda, a numarului de agregate necesare punerii in

productie prin circulatie, a numilrului de mar§uri

efectuate cu pistonul in cazul pistonilrii, a presiunii

gazelor injectate prin spatiul inelar in cazul punerii in

productie prin denivelare cu gaze, a vo lumului de azot

lichid necesar pentru punerea in productie cu azot.

Aceastil unitate de invatare permite studentului sa-§i insu§easca

notiunile de bazli cu privire Ia punerea in productie a sondelor. De

asemenea, prin intermedin! exemplelor de calcul se dorqte aprofundarea

acestor notiuni §i detalierea unor aspecte ale metodelor de punere in

produqie.

!50

Carotajul initial a! stratului productiv

Pe baza analizei carotelor prelevate din stratul productiv se poate

stabili tipul nisipului din strat. Analizele carotelor se fac vizual §i cu raze X

pentru determinarea cantitatii de ciment dintre granule. Se studiaza probele

prelevate din carote pentru a observa pozitia cimentului in raport cu

granulele de nisip. De asemenea, se efectueazil testele de drenaj ale fluidelor

~i analiza granulometrica.

Efectuarea unor diagrafii

Cele mai utilizate diagrafii sunt cele cu raze gamma, loguri de

densitate §i carotaj sonic. Acestea permit indentificarea zonelor curate ~i

determinarea caracteristicilor mecanice evolutive.

Urmarirea evolutiei impuritafilor so/ide

Aceasta se poate realiza prin:

• observatie directli in timpul pwjlirii separatorelor, pnn

prelevarea de probe de fund etc;

• prelevarea de probe de flui:d de Ia capul de eruptie in vederea

analizlirii continutului in solide raportat Ia un volum de

referinta;

• utilizarea unui dispozitiv de colectare permanenta montat pe

conducta de amestec prevlizut cu o alarma in cazul inregistrlirii

unor cantitilti mari de nisip;

• urmimrea evolutlel procentUlUl <1e apa.

11.4.2 Metode de prevenire a viiturilor de nisip

Metodele de prevenire a viiturilor de nisip se impart in mai multe

categorii dupll cum urmeaza: metode mecanice care folosesc dispozitive

mecanice de prevenire a viiturilor de nisip(filtre); metode chimice care

folosesc solutii chimice de consolidare a nisipului din strat in imediata

63

veciniltate a gilurii de sonda ~i metode speci&!e care se refera Ia pertorarea

orientatil a gaurii de sonda, etc.

Pentru alegerea unei metode de prevenire a viiiurilor de nisip este

necesar sil se tina searna de unniitorii tactori:

• tipul nisipului;

• grosimea stratului producti v;

• pararnetrii sondelor de pe stmctura respectiva care au produs sau

nu nisip;

• debitul preconizat a fi extras;

• diarnetrul coloa.'lei de exploatare;

• viscozitatea fluidelor produse;

• sensibilitatea stratului productiv J.a apa;

• penneabilitatea stratului productiv.

11.4.2.1. Metode mecanice

Metodele mecanice de prevenire ~i combarere a viiturilor de nisi9

sunt , de m&i utilizate, ele aviind o E.erie de avantaje dintre care sc

rnen:,i:Jneaz8:

• controlul eficient ai nisipului pe durata mare de timp, tiltrde

2.vand o rezistenta nuirc lr.L tirnp;

• pot fi aplicate ~i L'l cazu! ziicamintelor In care au fost initiate

u.nele procese de recuperare termicii, nefiind influen(ate de

valoarea temperaturii de adimcime;

• m1 c-nnrh_1~ },1 rnie5or;:~r(';~ pP-rm~ahi11t3.}ii din jurul gauri_j rle son dB..

Metodele mecanice de prevenire §i combatere a viiturilor de nisip sum:

• introducerea In dreptul stratuiu.i productiv a unui filtru;

• introducerea un\Ji filt..'ll urmat de lmpachetarea acestuia cu pietri$.

Introducerea unuifiltru in dreptul stratului productiv

Filtrele su.nt dispozitive mecanice utilizate pentru prevenirea

piitrunderii nisipului din strat h gaura de sonda. Din pu.nct de vedere

64

IV. Punerea in productie" a sondelor

Cuprins

IV.! Obiective ........................................................................................ l50 IV .2 Principii generale ........................................................................... 151

IV.2.1 Punerea In producfie prin circulatie .................................... 152 IV.2.2 Plmerea !n productie prin denivelare cu piston .................. 157 IV .2.3 Punerea In productie prin denivelare cu gaze com primate .. 162 IV.2.4 Punerea in productie prin denivelarc cu azot.. .................... 165

IV.3 Testul1 .......................................................................................... 169 IV 4 E "' 1 '70 . xerctrn ...................................................................................... 1. ··v 5 R 'I 1 . . . "! '72 1 . aspu.tJ.sun e testu Ul ~~ <Oxercttn or ............................................ 1.

IV.6 Lucrarea de verificare .................................................. 175 Rczumnt.. .......................................................................................... 175 B\c1iografie.rv .......................................................................... . ~'" •••• l i \.,;

149

Rezumat

In cadrul completiirii sau echipiirii sondelor se prezinta echipamentul

de suprafata ~i de adancime necesar extractiei fluidelor produse de strat prin

eruptie naturala. Aceasta completare a sondelor difera in functie de

ad:lncimea acestora. Prin urmare, in prima parte se prezinta echipamentul

sondelor expioatate prin erup[ie naturala care au adiincime mica, respectiv

medie. In a doua parte se prezinta echipamentul sondelor de mare ad:lncime.

Pentru intelegerea mai buna a modului de utilizare ~i de

dimensionare a acestor echipamente se prezinta calcu!u! de fixare a! unui

packer mecanic cu armare prin compresiune ~i calculul deformatiilor tevilor

de extractie in vederea dimensioniirii niplurilor de etan~are cu deplasare

Iibera in packer.

Bibliografie Ill

1. Nicolescu, N.: Intervenfii, reparafl'i §i probe de produc{ie Ia

sonde, Editura Didactica ~i Pedagogicii, Bucure~ti, 1985.

2. Popescu, C., Coloja, M.P.: Extracfia fiieiului ~i gazelor asociate,

vol. I, Editura Tehnica, Bucure~ti, 1993.

3. Tocan, I.:Extracfia petrolului. Pregiitirea sonde/or pentru

exploatare ~i punere fn produc{ie, Editura Tehnica, Bucure§ti,

1998.

A. *** Cotq!ngnl P(l('lu•r Systemx Baker Hughes. 2011.

5. ***Catalogul Wire!ine and Perforating Services, Halliburton,

2011.

148

constructiv filtrele sunt de mai multe tipuri, dintre acestea se mentioneaza

urmatoarele:

• Filtrele cu fante sau orificii(fig.4);

• Filtrele cu infii§urare din siirma(fig.6);

• Filtrele cu inele randalinate;

• Filtrele cu inveli§ metalic perforat §i straturi de tesatura

metalica(fig.7);

• Filtrele expandabile(fig.S).

a. b. c.

Fig. 4. Fi/tre: a. cu orificii; b. cufantedispuse longitudinal, c. cu [ante dispuse transversal.

' ' '

Fig. 5. Secfiune printr-unflltru cufante .

... ,;I'

,:.,\, ,.

'·:·

Filtrele cu fante sau orificii sunt fabricate din burlane care ulterior

sunt §lituite(filtrele cu fante) sau perforate(filtrele cu orificii). Fantele sunt

dispuse transversal sau longitudinal av:lnd o deschidere sub un unghi de 6°

spre interiorul filtrului pentru a preveni blocarea acestuia cu nisip (fig.5).

65

Aceste fante sau §lituri se pot realiza prin mai mulie procedee ca: frezare cu

freze ci!indrice, taiere cu flacara oxiacetilenica sau eroziune anodo­

mecanica. Numarul acestora pe metru liniar este In jur de 150-250, iar

llitimea unci fante se deterrnina in fi.mctie de granulatia nisipului din strat.

Filtrele cu fante sau orificii au o serie de avantaje dintre care se

mentioneaza:sunt ieftine, U§or de procurat, robuste, nu se infunda U§Or din

cauza profilului fantelor sau orificiilor §i au o suprafata relativ mare de

trecere.

Pe de alta parte au o serie de dezavantaje dupa cum urrneza: nu retin

particulele fine de nisip, deschiderile filtrului se pot eroda in cazul sondelor

care produc cu debite mari §i sunt supuse coroziunii.

Filtrele cu inele randalinate constau din filtre cu orificii sau §lituri

pe exteriorul careia se introduc ni§te inele metalice care au realizate pe

fetele de contact o serie de canale foarte fine nurnite randaline. Acest tip de

filtre au acelea§i avantaje §i dezavantaje ca §i filtrele cu orificii sau §lituri,

cu mentiunea eli spre deosebire de acestea au o capacitate mai mare de

retinere a nisipuiui fin, suprafata Iibera de trecere mai mare §i prezintii ciii

de comunicatie riguros controlate.

Filtrele cu infiif!~rare din sfirmii sunt construite din filtre cu orificii

pe exteriorul careia se sudeaza ni§te distantiere(vergele metalice) peste care

se executa infli§urarea din sanna. lnfli§urarea poate fi simpHi sau

multiplii(tripla).

De asemenea, unele dintre aceste tipuri de filtre nu au teava de bazii ro _ . .., • ~·-· , _ __ t __ t __ , ___ 1. "- ('o! ____ ·---· J:,~ _:":'·---~ /£:._ .C1~)

pt:flUHtla lil I1Wfidi Ul::ilC1l1~H:;l~lV 1)UUllLV UI:IUl.lUo)lLU-iCUI;;a UHJ. ,;:,ru.t.ua. \..U.S• vu.}

Avantajele acestor filtre sunt:

• pot fi confectionate din otel inox ceca ce le confera rezistenta Ia

coroztune;

• permit refinerea particulelor fine de nisip;

• profilul trapezoidal a! sannei perrnite autocuratirea filtrului;

• prezinta sectiune de trece mare.

66

Valva de siguranta se monteaza Ia circa 50-100 m §i are rolul de a

inchide sonda in caz de accident Ia suprafata. Este menfinutil in pozitie

deschisa de o anurnita valoare a presiunii din linia hidraulica. Dacli din

diferite motive acesta presiune scade sub o anumita valoare, valva se

in chide.

Exercitii 2 '

1. Deforrnatiile tevilor de extractie surit:

• deforrnatia deterrninata de efectul de piston ul = 0,253 m;

• deforrnatia deterrninatli de flambarea tevilor de extractie

U2

= 0,039 min conditiile in care tevile sunt flambate pe o distanta

de 88,89m;

• deforrnatia deterrninata de efectul de. balonare alfevilor de extractic

AL, =0,714 m;

• deforrnatia determinatii de efectul de temperatura U 4 = 0,913 m;

• deforrnatia totala a tevilor de extractie U = I ,92 m;

• lungimea niplelorin packer L. = 3,8m.

111.5 Lucrarea de verificare

I. Sa se rea!izeze o comparatie intre modul de completare a! unci

sonde de mica, respectiv de medic adfulcime cu eel a! unei sonde

de mare adfulcime exploatatli prin eruptie naturalli.

2. Sa se analizeze foqele care actioneazli asupra tevilor de extractie

in timpul unci operatii de injectie sub presiune, precum §i

deforrnatiile provocate de acestea. Sa se arate cum se tine seama

de aceste forte, respectiv de deforrnatii Ia fixarea unui packer,

respectiv Ia deterrninarea lungimii niplelor in packer.

147

monteaza un manometru de fund ~i de asemenea permite o filtrare a

fluidelor produse de strat.

Packerul de tip permanent are rolul de etan~are a spatiului inelar.

5. Niplurile de etan~are in packer fac h:gatura dintre gamitura de tevi

~i interiorul packerului ~i asigura etan~area.in packer. Acestea pot fi de doua

tipuri ~i anume: a.nipluri cu deplasare Iibera in packer; b.nipluri fixe in

packer.

Locatorul G este amplasat la partea superioara a niplurilor de

etan~are In packer ~i permite verificarea fixiirii packerului in coloana. Dupa

aceasta operatie, locatorul G se retrage Ia circa 2m deasupra packerului.

6. Valva de circulatie laterala permite comunicatia tevi- spatiul inelar

atunci cand este cazul (in timpul omorarii sondei, punerii in productie, etc).

Aceasta poate fi lnchisa, respectiv deschisa cu ajutorul dispozitivului D2 sau

PSI introdus prin tevile de extractie cu ajutorul instalatiei de operat cu

sfuma.

Niplul selectiv F superior permite fixarea in interiorul sau, cu

ajutorul locatorului, a unor duze de fund, dopuri sau valve cu sens unic.

Dopurile se instaleaza atunci cand se evitii omorarea sondei in cazul

efectuiirii unor operatii de reparatii minore la instalatia de suprafata. Valva

cu sens unic se utilizeaza atunci cand se face o operatic de stimulare sau de

spiilare a sondei pentru a preveni o eventuala manifestare a sondei pe tevi.

Valva cu sens unic permite curgerea numai de sus in jos. In momentul in

care se schimbii sensu! de curgere valva se inchide.

Niplul selectiv F se monteaza Ia adancimi de peste 2000m pentru ca

operatia de pistonare sa se execute in bune conditii.

7. Niplurile de rezistenta sunt ni~te tuburi cu pereti gro~i care

flancheaza niplul F superior. Montarea lor a fost necesara pentru evitarea

spargerii frecvente a tevilor de extractie in aceste zone ca urmare a fixiirii in

niplul selectiv F a diferitelor dispozitive de control a curgerii. Acestea pot

genera o rni~care turbulentii a fluidelor care pot fi abrazive , ~i corozive

conducand Ia spargerea tevilor de extractie.

146

Dezavantajele filtrelor cu infli~urare din sfuma sunt:

• in cazul in care distanta dintre spirele de sfuma nu este bine

aleasa, poate pe1mite trecerea nisipului prin filtru sau chiar

infundarea filtrului;

• pot fi deteriorate atunci cand se introduc In sonde cu unghi mare

de deviere sau orizontale.

Teava de baza oerforatl!

Distantiere

infa~urare din sarma

"-;-._

Distantiere

infa~urare din sarma

Fig. 6. Ji'iltre cu infa~rare simplii din sarma;,f4c;. feav(l 'ae baza; b. fiirii ';~J ; , {eavti de bazti. \':',; • ,

Filtrele c~ inveli~ metalic perforat ~ straturi de fesaturii metalicii §i "d '

jiltrele expandlibtl~ , au mai multe 'vWante constructive depinzand de ..~0_1"·~~:- .,' · .. _·:·/:-: .' :1:.::_:: -. ·;

compania care l~if~Bti:ca. ·. · · X · . · ·· ···• •· ~;~~ ~_,f~·· .... -- - - - _·- s .-:<-;:;_ :~~;_2

.Filtrul "'BU ~- m.'\i~ii~ riietalih :(ierfO'tiu: -~1 lrnplb~~"i.u1a J.J.J.~~il.l~~~

microporoasa((fig.7) este constituit dintr-o teava de baza perforatii, straturi

de tesatura metalica microporoasli ~i pe deasupra are o manta perforatli.

Filtrul expandabil este constituit din teava de baza, un mediu de

filtrare ~i o manta perforata de protectie(fig.8). Acest tip de filtru dupa ce se

introduce in gaura de sondii, se expandeaza cu ajutorul unui con de

expansiune solid, filtrul fiind lipit de peretele gliurii de sonda In aces! mod

se elimina impachetarea filtrului cu pietri~.

67

Teava de baza perforate

Tesatura metalica microporoasa

Manta perforate

Fig. 7. Filtru cu fmpletiturd microporoasii $i manta peiforatii.

Fig.S. Filtrul expandabil.

Filtrele expandabile ~i filtrele cu lnveli~ metalic perforat ~i straturi

de tesaturll metalicll au fost construite pentru a putea fi utilizate in special In

sondele orizontale sau cu drenuri multiple. Ele sunt mult mai robuste dedlt

filtrele cu inta~urare din sfumli.

De asemenea, sunt rezistente Ia coroziune, permit retinerea unei

game largi de granule de nisip ~i au In plus o perrneabilitate mult mai mare

decat celelalte tipuri de filtre. Ca dezavantaje, se mentioneaza faptul ca

68

alte mijloace dedit cimentarile obi~nuite, care de cele mai multe ori nu

reu~esc din cauza presiunilor ~i temperaturilor mari.

2. Echipamentul de suprafata a! sondelor de mare adfmcime este

diferit In func;:ie de operatiile care se executa Ia sonda. Prin urmare:

• In timpul manevrelor tevilor de extractie se utilizeazli: prevenitorul

de eruptie tip Cameron LD ~i prevenitorul de eruptie dublu etajat

tip Cameron U.

• In timpul probe lor de·· productie se utilizeazli: prevenitorul de

eruptie tip Cameron LD, boneta HB pentru sustinerea ~i etan~area

tevilor de extractie prin intermediul agiitiitorului pentru tevi lnfiletat

In boneta, mosorul de legatura lntre boneta ~i capul de eruptie ~i

capul de eruptie propriu-zis.

• In timpul exploatiirii sondei se utilizeaza: dispozitivul pentru

suspendarea ~i etan~area tevilor de extractie tip F, agatatorul de

tevi, boneta HB, mosorul ~i capul de eruptie. Sistemul format din

agal{ltorul de tevi, boneta HB ~i prevenitorul de eruptie Cameron

LD sau dispozitivul pentru suspendarea ~i etan~area tevilor de

extractie tip F, suspendll ~i etan~eazii tevile de extractie In gaura de

sondll. La partea inferioara a aglltatorului de tevi se lnfileteazii

bucata de teavll de extractie polizatli Ia exterior care permite

manevrarea garniturii de tevi sub presiune, in timp ce bacurile

prevenitorului Cameron LD sau ale dispozitivului de suspendare a

tevilor de extractie tip F sunt lnchise .

., -,..r~ ..... 1 .. 1 ..... orol.,. .... t.;'l, t1n "R npnnitP fiY::trP:::t f",n aiutorul unui locator. a -.. • .... "-J.P,.. ........... ,..,.._ .. _.,.~ .. , ... r --...--------------- ~-, - "'

unm manometru de fund in scopul cercetllrii sondei in timp ce sonda

produce. Astfel, se poate determina valorile presiunii dinarnice de fund in

conditiile variatiei debitului de lichid extras.

Niplul selectiv F inferior permite fixarea in interiorul sllu, cu ajutorul

locatorului, a unei duze de fund pentru prevenirea criohidratilor, respectiv a

unui manometru de fund in vederea cercetiirii sondei Ia inchidere.

4. Teava perforatii montatli intre niplul R ~i niplul F permite pll­

trunderea fluidului prin tevile de extractie atunci cfmd in niplul R se

145

9. Rolul ~iului tevilor de extractie este de a proteja capatul inferior al

garniturii de tevi constituind In acela~i timp §i un ghidaj In timpul

introducerii acesteia In sonda. De asemenea, retine sculele scapate

accidental In sonda, lnsa permite trecerea prin el a manometrului de

fund ~i a altor aparate introduse In sonda pentru prelevarea probelor.

Exercitii 1 '

l.a. F; ~1,768·105 N F, ~3,933·10'N; F3 ~4,722·104 N;

F. ~4,648·10 4 N; Fb ~8,081·10 4 N; F, ~3,985·104 N; G~4,608·105 N.

b. G, =1,692·!05 N; GIG, ~2,72

c. Pentru p," ~ 0 bar rezultil G, ~4,608 ·105 N; pentru pc.,2 = 50 bar rezulta

G, =3,908·105 N;pentru p"' =90bar;rezultil G3 ~3,348·105N.

d.Deoarece greutatea G este mai mare dedit G, chiar In conditiile cre~terii

presiunii in coloana Ia suprafaii!, se impune luarea urmiltoarelor masuri:

montarea unei ancore hidraulice deasupra packerului Posi-Test sau utilizarea

unui packer de tip G cu armare prin tractiune In locul,packerului Posi-Test

care este armat prin compresiune.

Raspunsurile testului 2

1. Obiectivele completilrii sondelor de mare adiincime sunt: sa

.. ---- ..... -~·-"-·-1 '"""·--- ......... ..,.-+ ,..1 ......... Ao.; ;-.., +;.....,.""nl .....,.'l...,,.,,.,..Plnr nrnho:::olnr rlp 4o:)i,0U11;' UJ.l I..IVU.UVJ. }I'-'1J.U.'».o.~.I.J.~ ..... "- .::>v.o..~. ..... .,. .. .u..o. ........... t' ... ~ .-.. .. ---·--'-~-, r-~----- --

productie ~i . exploatarii sondei; sa protejeze coloana de exploatare de

actilmea c.orozivii ~i abraziva a, fluidelor produse de strat precum ~i a celor

utilizate Ia stimularea sondei; sa protejeze coloana de exploatare fata de

presiunile ridicate ce s-ar putea dezvolta In timpul punerii In productie a

sondei, precum ~i In timpul exploatilrii acesteia; sa reduca Ia minim num!irul

de manevre cu garnitura de tevi de extractie ~i a operatiilor de omorare a

sondei care pot conduce Ia colmatarea stratului productiv; sa permita

izolarea stratelor investigate in vederea retrageriila iln orizont superior prin

144

sunt scumpe, iar timpul de instalare este mai mare declit In cazul celorlalte

tipuri de filtre, ca urmare a operatiei de largire a filtrului dupa introducerea

sa In gaura de sonda.

Efectul introducerii unui filtru in dreptul stratului productiv.

Dupa introducerea filtrului In gaura de sonda ~i punerea In productie

a sondei se observa ca o perioada de timp sonda produce cu o cantitate

oarecare de nisip, care are o tendinta descrescatoare pe masura ce sonda

produce Ia un debit constant. Aceasta situatie este determinata de fenomenul

de podire a nisipului m 'spatele filtrului.

Tinand seama de profilul vitezei fluidelor din jurul gaurii de

sonda(fig.9), rezulta ca granu1ele de nisip din aceasti\ zona sunt antrenate In

gaura de sonda de catre fluidele produse de strat. Granulele de nisip mai

mici deciit deschiderile filtrului vor patrunde in sonda, iar cele cu

diniensiuni mai mari decil.t deschiderile filtrului se vor opri In spatele

acestuia, proptindu-se unele In altele.

Nislp podit In spateie fiitrului

·~L Raza

" Fig. 9. Efectul introducerii unuifiltru in dreptul stratului productiv. ,,

Se observa ca viteza fluide1or din strat scade cu cre~terea distantei . -..

fata de gaura de sond!i, syea ce are drept rezultat o antrenare mai redusa a

nisipului din aceasta zona a stratului spre gaura de sond!i. '"" .'X'· . - ;.,, ··j';,;;

69

Prin unnare, granulele de nisip se aranjeaza In spatele filtrului In

functie de dirnensiunea lor, realizand astfel un filtru natural secundar care

retine granulele fme de nisip. Daca debitul sondei se modifidi, sonda lncepe

sa produca cu nisip ca unnare a alterarii podirii initiale a nisipului.

Daca noul debit se va mentine constant, atunci in spatele filtrului se

va produce din nou fenomenul de podire a nisipului in spatele filtrului.

lmpachetarea filtrelor cu piefri.J

Impachetarea filtrelor cu pietri~ presupune ca dupa ce filtrul a fost

introdus iri dreptul stratului productiv, sa se injecteze de Ia suprafata un

amestec format din fluidul de transport ~i pietri§ul cu granulatie aleasa in

functie de granulatia nisipului din strat. Acest amestec poate fi dus in spatele

filtrului fie prin circulatie directii sau indirectii, fie cu aj utorul unm

dispozitiv (mufii lncruci~ata) asigurand impachetarea acestuia.

In cele ce urmeazii se va descrie operatia de impachetare a unui filtru

fie In gaurii Iibera, fie in coloana folosind packerul cu rriufii fncruci~ata.

a. lmpachetarea filtrelor cu pietri~ in gaura Iibera

Pentru fmpachetarea filtrelor cu pietri~ in gaura Iibera este necesar sa

se execute unnatoarele operatii pregatitoare:

• se large~te gaura de sonda cu o sapli largitor;

• se preparli amestecul format din fluid de transport §i pietri§;

• se introduce in gaura de sonda ansamblul format In principal

din: tevile de extractie, packerul cu mufii incruci~ata ~i filtrul.

Dupa introducerea echipamentului mentionat in gaura de sonda, se

incepe injectarea prin tevi a unui amestec format din fluidul de transport ~i

pietri~ul cu granulatie aleasa In functie de granulatia nisipului din strat. Prin

intermediul mufei lncruci§ate acest amestec se dirijeaza in spatele filtrului,

unde se depune pietri~ul. Fluidul de transport iese prin deschiderile filtrului,

ajunge in spa(iul inelar, dirijat fiind de mufa incruci~atii a packerului, mai

departe fiind recuperat Ia suprafa¢(fig.l 0).

70

completarea sondelor submarine care au o constructie speciala ~i sunt

telecomandate sau actionate cu ajutorul robotilor submarini.

5. Duza din capul de eruptie permite reglarea debitului de titei ~i de gaze

al sondei, iar ruckschlagul permite trecerea f1uidelor numai lntr-un

singur sens ~i anume spre coloana sondei, montandu-se pe una dintre

ie§irile tubing head-ului.

6. Rolurile tevilor de extractie: sustin echipamentul de adanc'ime specific

sistemului de exploatare; asigura ascensiunea fluidelor din strat pauli

Ia suprafata; protejeaza coloana de exploatare impotriva actiunii

corozive ~i abrazive a fluidelor in mi~care; protejeaza coloana de

actiunea presiunilor mari realizate In timpul unor operatii de injectie

sub presiune( atunci cand se folose~ete ~i packerul ).

7. Tevile de extractie sunt de mai multe tipuri dupa modul de imbinare:

Leu mufe det~abile (Coupled Joint) care pot fi: a.(evi de extractie cu

capete nelngro~ate (Non-upset tubing) ~i b. tevi de extractie cu capete

lngro~ate (External-upset tubing). Cele cu capete lngro~ate au o

sectiune utilli In dreptul filetului cu 30-60% mai mare decilt cele cu

capetele neangro~ate ~i deci ele pot suporta sarcini mari, utilizandu-se

astfel Ia sondele cu adancirni ~i presiuni mari; 2. cu mufe din corp

(Integral Joint)- folosite Ia sondele de mare adancirne- au imbinari

speciale de tip Vam SLU II, Hydrill seria 533, Omega care permit o

etan~are mult mai buna dedit in cazul tevilor de extractie cu mufe

det~abile.

... ......,, 1- ., - .1' -- .c • . o. v~t::1wu"' uu-1 ~iu'" .;~ ~V.i.~.L~.:;.t~~~3Z~ ~e .. .'!!e de ~~!!"2.~!ie ~l..t...!!!: H-40 ~i T-

55 pentru condipi normale ~~ adancirni medii ; C-75 ~i C-95- pentru

mediu salin corosiv cu continut de H2S §i C02 ~i adancimi medii ~i

mari; P-1 05- petru mediu normal ~i adancirni foarte mari. Cifra care

unneaza dupa litera din sirnbol reprezintii rezistenta minima Ia

curgere, a, miisuratii In 103 pounds/in2. Diametre!e exterioare uzuale

ale tevilor de extracpe in Romania sunt: 2 3/8 in, 2 7/8 in; 3 l/2 in.

Lungirnile tevilor de extractie variazli lntre 6,10 m-9,75 m.

143

coloana de exploatare impotriva actiunii corozive ~i abrazive a

fluidelor in mi~care; protejeaza coloana de actiunea presiunilor . . ; ' . ': ~;

mar1 realizate in timpul .. unei qperatii de injectie sub

presiune(atunci cfind se folose~ete ~i packerul ).

• Packend este dispo.:;:itivul care ar,e rolul de a izola spatiul inelar,

inrerupand astfel comunicatia dintreJevi ~i coloana de exploatare.

2. Packerele se folosesc Ia: testareastratelor cu ajutorul probatoarelor de ___ _.,,

strat; exploatarea simultana ~i separata a mai multor strate; injectia de

abur; exploatarea sondelor prin gaz-lift; executarea unor operatii de

injecpe sub presiune in strat etc.

3. Foqele care actioneaza asupra unui packer sunt: foqele de presiune

care acponeaza direct pe packer (deasupra ~i sub packer) ~i pe

sectiunea plina a tevilor de extractie; forta de compresiune G, care

trebuie lasatil pe packer dupa fixarea acestuia pentru asigurarea

etan~eitiltii(rezulta din greutatea tevilor cu care s-a introdus packerul

in sonda); foqa de umflare rezultatil din variatia presiunii din

interiorul tevilor de extracpe, aceasta fiind diminuatil de presiunea din

exteriorul acestora; foqa de buclare sau de flambaj in spirala; foqa

datoritil variatiei de temperatura din cauza diferentei de temperatura

intre fluidul introdus in sonda ~i fluidele din sonda.

4. Tipurile de capete de eruptie: a.tip CEA pentru sondele de pe uscat,

sunt capete de eruptie asamblate cu un singur brat (CEA 1)-folosite Ia

sondele care nu prezintil pericol in exploatare ~i Ia care opririle

~e~e~eiT!" !'""tn' diverse lucrari de suprafata nu pun probleme in

functionarea sondelor, sau cu doua brate (CEA 2) -folosite la sondele

cu dificultati in exploatare, Ia care pentru siguranta sau pentru

omorarea sondei sunt necesare doua cai de dirijare a productiei ~i Ia

sondele de mare adfincime; b. tip CEM, capete de erutJlie monobloc,

cu un singur brat, cu un singur ro binet pe linia principal a ( CEM 11)

sau cu doua robinete pe linia principala (CEM 12) pentru sondele de

pe platformele marine;· c.capete de eruptie submarine folosite pentru

.-.;.

142

Amestecul - fluid de transport 11i pietri11

Fluid de transport

Tevi de extractie

Packer cu mufa incruci11ata

Gaura de sonda largita

Fig.l 0. lmpachetarea unui filtru cu pietri~ in gaura Iibera.

b. lmpachetarea jiltrelor cu pietri~ in coloanii

lnainte de operatia propriu-zisa de impachetare a filtrului cu pietri~

in coloana, se fac o serie de operatii pregatitoare dintre care se mentioneaza:

• curaprea coloanei de exploatare cu ajutorul rotovertului;

• controlul starii tehnice a coloanei ~i perforaturilor;

• ~ablonarea coloanei de exploatare;

• stabilirea talpii ferme;

• eventual spa!area zonei din spatele perforaturilor cu ajutorul

unui dispozitiv Baker( fig. II);

• prepararea amestecului format din fluiduL de transport ~i

pietri~ul;

• introducerea in gaura de sonda a echipame\rtului de adfincime·,'

format din tevile de extractie, packerul cu mura incruci~ata ~i .

filtrul.

71

\ I a. b. c. d.

Fig. 11. Spdlarea zonei din spate/e coloanei fn dreptul intervalului perforat. a. introducera dispozitivului, b. splilarea zonei din spatele

peiforaturilor, c, efectuarea circu/a{iei inverse, d. extragerea aparatu/ui.

in figura 11 se prezintli fazele operatiei de spiilare a zonei din spatele

perforaturilor.

Spre deosebire de impachetarea filtrelor in gaurii Iibera, in cazul

impachetllrii filtrelor in coloana se injecteazll simultan prin tevi amestecul

format din fluidul de transport ~i pietri~, iar prin spatiul inelar fluidul de

transport. in acest mod se duce pietri§ul atat in spatele filtrului cat ~i prin

perforaturi in spatele coloanei(fig.12).

in cazul stratelor depletate unde nu se poate duce pietri§ul in spatele

fi1trului prin circulatie, se duce mai intai acesta cu lingura in dreptul

stratului productiv. Dupa aceea se introduce prin in~urubare un fi1tru

prevllzut Ia exterior cu o nervura elicoidala pentru a facilita introducerea

acestuia in masa de pietri§(fig.13).

72

Se mentioneazli ell in inainte de operafia de acidizare sonda este

plina cu fluid de packer, iar in timpul acidizllriiprin fevi se injecteazli acid,

iar in spafiul inelar se aflll fluid de packer.

De asemenea, inainte de operatie, nu se face presiune !a suprafafl[

nici in coloana ~i nici in fevi. in timpul operafiei presiunea in coloanll !a

suprafafl[,este p" = 70 bar, iar presiunea in tevi este p. = 300 bar.

Lungimea niplurilor de et~are in packer se considerll ca fiind

dublul deformatiei totale a tevilor de extractie L. = 2L .

111.4 Raspunsurile testelor §i exerciti i lor

'

Raspunsurile testului 1

1. Echipamentul de suprafatli ~i de adancime a! sondelor de mica ~i

medie adancime are urmlltoarele componente:

• Capul de eruptie ~i dispozitivul de suspendare a tevilor de

extractie(tubing head) au urmatoarele roluri: etan~eazli spatiul

inelar !a suprafafl[; sustine garnitura de tevi de extractie; dirijeazli

~i controleazli curgerea fluidelor prin tevile de extractie, respectiv

prin spatiul inelar; regleazii parametrii de productie ai sondei; per­

mite omorfu'ea sondei; permite inchiderea sondei; permite efec­

tuarea tratamentelor de stimulare a sondei; permite efectuarea lu­

crllrilor de interventii in gaura de sonda; permite mltsurarea

presiunii ~i temperaturii !a gura sondei. Tubing head-ul se mon­

teazii pe fl~a coloanei de exploatare, iar deasupra acestuia se

monteazli capul de eruptie.

• Tevile de extractie sau tubingul sunt utilizate Ia toate sisteme1e de

exploatare a sondelor. Ele indeplinesc urmiitoarele roluri: sustin

echipamentul de fund specific sistemului de exploatare; asigurii

ascensiunea fluidelor din strat pauli Ia suprafatii; protejeazll

141

3. Care sunt rolurile niplului de tip R ~i a niplului de tip F inferior

din componenta echipamentului sondelor de mare adancime?

4. Care sunt rolurile tevii perforate ~i packerului permanent din

componen"ta echipamentului sondelor de mare adfulcime?

5. · Ce roluri au niplurile de etan~are in packer ~i locatorul G din

componenta echipamentului sondelor de mare adancime?

6. Ce roluri au valva de circulatie laterala ~i niplul selectiv F

superior din componenta echipamentului sondelor de mare

adancime?

7. Ce ro!uri au nip!urile de rezistenta ~i valva de siguranta din

componenta echipamentului sondelor de mare adancime?

111.3.5 Exercitii 2 ,

l.La o sonda de mare adancime se efectueaza o operatie de

acidizare. Sll se determine deformatiile tevilor de extractie ~i lungimea

niplurilor de etan~are in packer, in conditiile urmatoarelor date

caracteristice:

• adiincimea de fixare a packerului permanent, H P = 3500 m;

a diametrul interior al coloanei de exploatare, D1 = 0,127 m;

• dian1etrul exterior a! tevilor de extractie, de= 27 /8in (0,073m);

• diametrul interior a! tevilor de extractie, d1 = 2,5 in (0,0635m);

• greutatea pe unitatea de lungime a tevilor, q 1 = 94,8 N/m;

• diametrul interior al packerului, d P = 2,68 in (0.06lS2 m);

• presiunea Ia agregat, p" = 300 bar;

• presiunea in coloana la suprafatll, p" = 70 bar;

• densitatea fluidului de packer, p• = 1400 kg/m3

;

• densitatea solutiei acide, Pa = 1075 kg/m3

;

• diferenta de temperatura dintre · fluidele aflate in sonda 1a

momentul initial ~i solutia acida din timpul operatiei, M = 21 °C.

140

1

Amestecul - fluid de transport §i pietri§

Fluid de transport

Coloana de exploatare

Tevi de extractie

Packer cu mufa rncruci§ata

Filtrul

Fig. 12. impachetarea unuifiltru cu pietrifin co/oanii.

Coloana de exploatare

Tevile de extrac\ie

Packer

Filtrul

Fig.13. fmpachetarea filtrului cu pietrif in cazul unui strat depletat.

73

Fluidul de transport

Fluidul de transport folosit Ia lmpachetarea filtrelor cu pietri§ poate

fi titei gelificat, apii dulce, apll ,sllratll in care se adaugii diferi\i aditivi

(polimeri ca hidroxietilcelulozll, gumll de Xanthan sau de guar) pentru

mllrirea portantei. De asemenea, pFtru protejarea formaj:iunii productive se

mai adaugllln apll clorura de potasiu (KCI) sau clorura de amoniu(NH4Cl).

Ratiafluid de transport pietri§ trebuie sa fie relativ mica, pentru cii in

caz contrar pot avea Joe unele fenomene care pot conduce Ia sciiderea

productivitllj:ii sondei, precum §i Ia un control ineficient al nisipului. Dintre

aceste fenomene se menj:ioneazll:

• Modificarea granulaj:iei pietri§ului determinatll de curgerea

turbulentll de-a lungul tevilor de extractie ce conduce Ia

ciocnirea granulelor de pietri§ §i frecarea cu peretii tevilor de

extractie modificandu-le dimensiunile. Prin urmare, pietri§ul

din impachetare va fi mai fin decat eel proiectat, conducand

!a o eficientll mai scllzutll a controlului nisipului.

• Transportul pietri§ului pe distante mari fatll de gaura de

sondll §i amestecarea acestuia cu nisipul din formatie,

. precum §i formarea unor zone de canalizare preferenj:ialll a

fluidului de transport.

Prin urmare, fluidele de transport trebuie sll aibe o viscozitate

cuprinsll intre 200-1000 cP, concentratia de pietri§ sa fie In jur de 1300-

1800 kg/m3 fluid de transport, iar debitul de injectie de 80-160 Vmin.

Dimensionarea filtrelor

Dimensionarea deschiderilor filtrelor, adica lllpmea fantelor, I,

diametrul orificiilor, d sau distanta dintre spirele din sarmll se realizeazll pe

baza unor relatii empirice §i a testelor de rej:inere a nisipului.

In literatura americanll deschiderile "filtrului sunt exprimate intr-o

unitate de masura numitllgauge (I gauge=lin/1000= 0,0254mm).

Conform relaj:iei lui Coberley- Rogers laj:imea fantei se determina cu

relaj:ia:

74

11- coeficientullui Poisson (f.l = 0,3);

r5- ciiderea de presiune pe unitatea de lungime datoritii curgerii

fluidului prin tevile de extractie; r5 este pozitiv ciind curgerea este

descendentii §i r5 = 0 ciind nu existll curgere ( cazul eel mai defavorabil),

Palm;

R - raportul dintre diametrul exterior §i diametrul interior altevilor.

4. Variafia lungimii fevilor de extracfie sub efectul temperaturii

V ariatia de temperatura de-a lungul tevilor de extractie poate

conduce Ia alungirea lor ( cand se injecteazii prin (evi un fluid mai cald dec at

fluidele din sondll) sau Ia scurtarea lor(cand se injecteazii prin (evi un fluid

mai rece deciit fluidele din sondll). Deformatia (evilor de extractie, M 4

cauzatll de variaj:ia temperaturii este data de relatia:

M4 =a LAtm (33)

in care a reprezintll coeficientul de dilatare termicll al otelului, (a= 1 ,242

10-5 rn!m0 C), iar Ll.tm este variatia temperaturii medii a gamiturii de tevi de

extractie, miisuratii in °C.

V aria(ia totalii a lungimii (evil or de extractie, I:!.L ciind asupra

acestora actioneaza toate for(ele mentionate mai sus este:

I:!.L = I:!.L 1 + M2 + M3 + I:!.L4 (34)

Prin urmare, lungimea niplurile de etan§are cu deplasare Iibera in

packer trebuie sa fie eel putin egalii cu I:!.L .

111.3.4 Testul 2

1. Care sun! obiectivele completllrii sondelor de mare adancime?

2. Din ce se compune echipamentul de suprafatii al sondelor de

mare adancime §i care sunt rolurile componentelor acestuia?

139

Prin urmare:

M~ r 2F? b

8Elqrg

M-; r 2 (F. -Lqrg)'

8Elqrg

Tinand seama de relatia (27) rezultli:

M2 r2F•2 Lqrg(2

8Elqrg F• · Lqrg )]

(28)

(29)

(30)

3. Variafia lungimii fevilor de extrac{ie cauzatii de efectul de

balonare

Balonarea sau umflarea tevilor de extractie apare ca urmare a unei

presiuni medii in tevile de extractie mai mare deciit cea din coloanli ~i

conduce Ia scurtarea acestora cu L1L3, care este data de relatia:

JiL [ l /),L3 =- !:J.p 1m d, - !:J.p em d' J

2tE

M 3 mai poate fi calculat ~i cu relaJ:ia:

(31)

2 ) 1 + 2ji t5 2

g(!!.p" -R !!.p~c 2p 2

2pt:J.p, -R !:J.p, L(32) Ji L + R2 1 AT =-· 2 1 E -/J.JJ3 E R -

in care: !:J.prm este diferenta dintre presiunea medie din interiorul tevilor de

extractie in timpul operatiei ~i presiunea medie initiala din tevi, N/m2;

!:J.p em- diferenta' dintre presiunea medie din interiorul coloanei in

timpul operatiei ~i presiunea medie initiala din coloana, N/m2;

Ap/t, t:J.p1c - variatia densitatii lichidului dLn. tevi respectiv, din

coloana, kg!m3;

t- grosimea peretelui tevilor de extractie, m;

138

l= 2d 90 saul =d 90 (2)

iar diametrul orificiu1ui cu relatia:

d=3d, •. (3)

unde d 90 reprezintii diametrul efectiv a! fraqiei care impreunli cu

fractiile de dimensiuni mai mici reprezintli 90% din greutatea totalli a probei

de nisip din strat care se cite~te de pe curba granulometricli( fig.14).

11

100

"" 90 ~ m "S ao E

" Q 70

""' Q

~ 60 E 0 150 m 40 ~

~ 30

20

10

~ ..

1-= 0 0.01

~

I I

I

I ! i

i !

/ I _/

.J ..... 0.1 dso doo

Diametrul ochiurilorsitelor, mm

Fig.14.Curba granulometricii

Aceste relatii de calcul nu tin seama de coeficientul de

neuniformitate a! nisipului ~i prin urmare nu dau rezultate satisracatoare.

Rezultate mai bune dau relatiile de calcul stabilite in functie de coeficientul

de neuniformitate a! nisipului (relatiile Gillespi §.a, Schwartz, Ballard §i

Beare).

In urma acestor concluzii multi operatori nu utilizeaza aceste relatii

de estimare a deschiderilor filtrelor, preferand sa fadi teste de retentie a

nisipului.

75

Granulafia pietri§ului

in ceea ce prive~te alegerea granulatiei pietri~ului pentru

impachetare, in literatura de specialitate se prezinta o serie de criterii.

Astfel conform experimentelor efectuate de Saucier, ratia pietri~­

nisip, R P• este data de relatia:

dp Rpn = (5 ... 6)=­

d, (4)

unde dP , d, reprezinta diametrul mediu a! pietri~ului, respectiv diametrul

mediu al nisipului citite de pe curba granulometrica.

Schwartz a propus alte criterii de alegere a ratiei pietri~-nisip in

functie de coeficientul de neuniformitate a! nisipului din strat, C, :

• pentru C, < 5 nisip uniform:

Rpn =6dp90 d,,,

• pentru C, e (5, I 0) nisip neuniform :

R =6dp60 pn -

d,.,

• pentru C, > 10 nisip foarte neuniform:

R = 6 d p3o

~.. d n30

(5)

(6)

(7)

unde coeficientul de neuniformitate a! nisipului, C, se determina cu relatia:

c = d,., u --

d,,, (8)

iar diametrele d n40 'd n60 'd n30 ~i d n90 se citesc de pe curba granulometrica.

76

q1,- greutatea lichidului din coloana dislocuit de tevile p!ine cu

lichid pe unitatea de lungime(tine seama de efectul de plutire a! tevilor pline

cu lichid in lichidul din coloana), N/m.

Daca punctul neutru este situat in interiorul garniturii de tevi de

extractie, scurtarea datorita flambajului in spiralil M 2 este data de relatia lui

Lubinski:

M, r' F' b

8Elqr (25)

in care: r este jocul radial dintre diametrul interior a! coloanei ~i diametrul

exterior a! tevilor de extractie,m;

I- momentul de inertie axial al tevilor de extracpe, m4;

J:!!-fd 4 -d 4)

64~ e ' (26)

d;. d, -diametrul interior, respectiv exterior a! tevilor de extractie,m.

in cazul in care t:.p 'P = t:.p cp sau t:.p cp > t:.p 'P atunci garnitura de tevi

nu flambeaza, iar M 2 = 0 .

Atunci dind punctul neutru se afla deasupra capatului superior a!

garniturii tevilor de extractie, intreaga garnitura este flambata, iar M 2 este

dat de relatia:

' " Mz=Mz-Mz (27)

' in care: Mz reprezinta deformatia(scurtarea) totala a unei garnituri de

lungime egala sau mai mare decat distanta pana Ia punctul neutru, l. sub

actiunea fortei de flambaj Fb .

" Mz- deformatia(scurtarea) gamiturii de tevi de lungime l, - L

generata de o foqa F~ =Fb - Lqrg.

137

in funcrie de semnul fortei de flambaj, garnitura de revi de extractie

va flamba( daca F. este pozitiva) sau nu va flamba(rfunane dreapta daca

F• este negativa sau zero). Distanta pe care garnitura de tevi flambeaza

depinde de mllrimea fortei de flambaj ~i de jocul radial dintre }evi ~i spa}iul

inelar. Se mentioneazll ca garnitura de tevi de extractie poate flamba numai

pe o anumitli distan}ii, l, (Ia partea inferioarli) sau pe toaHi lungimea ei.

Se define~te punctul neutru(fig.19) ca fiind punctul sub care

gamitura de }evi este flambatli(buclata), iar deasupra acestuia este

neflambata( dreapta).

Fig19. Garnitura de fevijlambata.

Lungimea zonei flambate, z. este data de rela}ia:

. F, t ----n

qTg

{")')'\ ~..---,

unde g este acceleratia gravitational a, iar greutatea pe unitatea de lungime

q r este data de relatia :

q, = q, +q,, -q,, (24)

in care: q, este greutatea }evilor pe unitatea de lungime, N/m;

q11

- greutatea lichidului din }evi pe unitatea de lungime, N/m;

136

Comportarea filtrelor impachetate cu pietri~

Comportarea filtrelor cu pietri~ s-a studiat atat pe modele de

laborator cat ~i in ~antier conducand Ia urmatoarele concluzii:

• Cre~terea sau descre~terea accentuatll a debitului sondei, precum

~i a presiunii dinamice de fund determina o cre~tere temporara a

cantitatii de nisip produsa de sonda. Daca debitul ~i presiunea

dinamica de fund se menrin constante1 atunci se observa o sclldere

a cantitatii de nisip produs. Cantitatea de nisip produsa de sonda

in conditiile variatiei debitului ~i presiunii depinde de valoarea

ratiei pietri~- nisip.

Prin urmare, s-a constatat eli pentru o ra}ie pietri~ - nisip cu

valori cuprinse intre 5 ~i 6 cantitatea de nis.ip produsa de sonda

in conditiile variariei debitului ~i presiunii dinamice de fund este

mult mai mica decat in cazul alegerii unei ratii pietri~-nisip mai

mari decat 6. Aceasta se explica prin oprirea nisipului ca urmare

a geometriei spa}iilor dintre granulele de pietri~.

• in urma studiului deteriorllrii permeabilitatii pietri~ului in timp in

func}ie de valoarea ra}iei pietri~-nisip s-a observat eli

permeabilitatea pietri~ului se mentine constanta in timp pentru

valori de pauli Ia 6 ale ra}iei pietri§-nisip, dupa care aceasta scade

brusc pentru valori mai mari de 6 ale rariei pietri~-nisip ca

urmare a contaminllrii impachetllrii cu nisip (fig. 15).

kp,ikp;

I i

OL-------~--------------~ 0 6 12

Rpn Fig. IS. Varia{ia permeabilitafii pietri~lui in timp

in func{ie de ra{ia pietri~-nisip.

77

• Saucier a elaborat un model de laborator pentru studiul

variatiei permeabilitapi pietri~ului in functie de valorile rapei

pietr~-nisip(fig.l6). in urma acestui studiu s-a observat ca:

kptlkn

o Pentru ratiile pietri~-nisip mici valoarea,

permeabilitapi pietri~ului cre~te atingand un maxim

· la R P'; = 6. De asemenea, controlulul nisipului este

eficient ca urmare a podirilor eficiente.

o . In cazul ratiilor pietri~-nisip cuprinse intre 6 ~i 10 se

observa o scadere a permeabilitatii · pietri~ului

deaorece granulele de nisip patrund in impachetare

printre granulele de pietri~ bloc5.nd caile de curgere.

o Pentru ratiile pietri~-nisip mai mari deciit 10 s-a

observat ca nisipul patrunde in impachetare . printre

granulele de pietri~. Din cauza spapilor din ce in ce

mai mari dintre granulele de pietri~, nisipul se

deplaseaza din ce in ce mai u~or prin impachetare

conducand !a cre~terea permeabilitatii acesteia, insa

tara a asigura un control a! nisipului din strat.

Controlul nisipului Fara controlul nisipului

~ I

o· 6 0 10 12

Rpn

Fig.l6. Variafia permeabilitt'ifii pietri~lui in timp in funcfie de rafia pietrirnisip(curba lui Saucier).

78

FP = (AP -A, )p,P -(AP -A, )p,P

in care: Ap este aria interioara a packerului,m2;

A1, Ae - aria interioara, respectiv exterioara a tevilor de extractie,m2;

Relatia (19) este valabila pentru ambele situatii din figura 18.

(19)

Deformatia tevilor de extractie, M 1 sub actiunea rezultantei fortelor ·

de presiune Fp, se determinii pe baza legii lui Hooke ~i este datil de relatia:

M, =/a [(AP -A,)ptp -.(AP -A.)p,J I

in care: L este lungimea garniturii de tevi de extractie;

a1 - aria secpunii metalice a tevilor de extractie,m2;

(20)

E- modulul de elasticitate a! otelului din care sunt fabricate tevile de

extractie, N/m2

Daca presiunea in tevile de extractie ~i in coloana la nivelul

packerului a variat cu D.p 'P ~i D.p 'P, relapa (20) devine:

M, = E~a [(AP -AJD.ptp -(AP -A,~p,Pj I

(21)

Se presupune ca presiunea din tevi este egalii cu presiunea din

coloana inainte de aplicarea variatiei de presiune.

2. Varia{ia lungimii {evilor de extrac{ie sub acfiunea for{ei de

jlambaj fn spirald

F orta de flambaj se manifesta ca o forta de compresiune aplicatii !a

capatul inferior a! tevilor de extractie atunci cand presiunea din tevi p 'P este

mai mare deciit presiunea din colo ana p cp • De asemenea, daca presiunea in

tevi ~i coloanii !a nivelul packerului a variat cu D.p'P, respectiv cu t..p,P,

forta de flambaj este data de relatia:

Fb =AP(D.ptp -D.p,P) (22)

135

• Forta de f!ambaj conduce la buclarea In spiraHi a poqiunii

inferioare a garniturii de tevi, aceasta aparand atunci cand

presiunea din interiorul tevilor de e:)l:tractie este mai marc

dedit cea din exteriorul ace.stora. Efectul de f!ambaj este

diminuat dacii jocul radial dintre tevi ~i spatiul inelar este

mic. Prin urmare, aceasta forta conduce numai la scurtarea

garniturii de tevi.

• Forta de umflare generata de diferenta de presiune medie

dintre interiorul tevilor ~i exteriorul acestora are ca efect

scurtarea garniturii de tevi atunci cand presiunea medie din

interiorul tevilor''de extractie este mai mare deciit presiunea

medie din spatiul inelar.

• Forta datorita diferentei de temperatura este generata de

variatia temperaturii garniturii de tevi ca urmare a injectarii

In sonda a unor fluide mai crude sau mai reci dedit f!uidele

din gaura de sonda. Aceasta forta are ca efect fie alungirea

tevilor In cazul injectarii unor fluide mai calde prin tevile de

extracfie, fie scurtarea tevilor de extrac(ie atunci cand se

injecteaza fluide mai reci.

Deformatiile determinate de aceste forte se calculeaza cu ajutorul

legii lui Hooke cu exceptia deformatiei generata de forta de f!ambaj care se

determina cu relatia lui Lubinski.

In continuare se considera o completare uniforma in care tevile de

extractie si coloana au diametrul constant. De asemenea, se considera o

opera(ie de injec#e sub presiune in strat ~i se determina deforma(iile tevilor

de extrac(ie.

1. Variafia lungimii fevilor de extrac(ie sub acfiunea forfelor de

presiune

A§a cum se observa din figura 18 presiunile la nivelul packerului in

(evi, respectiv in coloana sunt pip, respectiv Pep. Foqele de presiune

ilustrate In figura 18 au rezultanta data de relatia:

134

·C .a ~

• S-a studiat caderea de presiune prin In perforaturi In

urmatoarele situatii: l.filtru impachetat cu pietri§ pre­

compacta! In spatele coloanei; 2.filtru lmpachetat cu pietri§

fllra precompactare In spatele coloanei, dar cu perforaturile

pline cu pietri~; 3.filtru lmpachetat cu pietri~ f'ara pre­

comapactare in spatele coloimei, iar perforaturile pline cu

nisip din strat. In urrna acestui studiu a rezultat ca, a~a cum

se observa §i din figura 17, caderea de presiune prin

perforaturi cu valoarea cea mai mica se inregistreaza in cazul

filtrului impachetat cu pietri§ cu precompactare in spatele

coloanei. De asemenea, s-a comparat caderea de presiune

prin impachetare in cazul filtrului impachetat In gaura Iibera

cu cea corespunzatoare cazului filtrului impachetat In co­

loana cu precompactare in spatele coloanei §i s-a observat ca

in primul caz, cllde~ea de presiune prin impachetare este mult

mai mica, spre deosebire de eel de-al doilea caz unde

prezenta perforaturilor induce o cre~tere importanta a caderii

de presiune.

.g ~ ~~ / c.c ·- 0 - "' .,c. ~ c: ::> ·­·cn: c w•-C.~ Q) 0 'C Q)

"'g. ~ ~ 'C

'"' (.)

l1 P3

ll. P2

l1 P1

ll. P1·

y

Q

Debitul de lichid

Fig.\7. Variafia debitului de lichid fnjuncfie de ciiderea de presiune fn perforaturi, respectiv fn fmpachetare.

79

I'

atunci cand se face o operatic de stimulare sau de spiHare a

sondei pentru a preveni o eventuaHi manifestare a sondei pe tevi.

Valva cu sens unic permite curgerea numai de sus in jos. in

momentul in care se schimba sensu! de curgere valva se inc hide.

Niplul selectiv F se monteazii Ia adancimi de peste 2000m pentru

ca operatia de pistonare sa se execute in bune conditii.

9. Niplurile de rezistenta sunt ni~te tuburi cu pereti gro~i care

flancheaza niplul F superior. Montarea lor a fost necesara pentru

evitarea spargerii frecvente a tevilor de extractie in aceste zone

din cauza fixiirii in niplul selectiv F a difcritelor dispozitive de

control a curgerii. Aceste dispozitive genereaza o mi~care

turbulentii a fluidelor care impreuna cu actiunea abraziva ~i

coroziva a acestora conduc Ia spargerea tevilor de extractie.

10. Valva de sigurantii(fig.l7) se monteaza Ia circa 50-100m ~i are

rolul de a inchide sonda in caz de accident Ia suprafatii.

Desc.his~ inc hi sa

Linia hidraulici'i

Presiuuea din linia hidraulica este scursa pentru lnchiderea valvei

Mansonul de control

Arcul

Clap eta

Fig.l7. Valva de sigurmrfii.

Din punct de vedere constructiv valva de sigurantii poate fi

cu bila sau cu clapetii. Aceasta este mentinuta in pozitie deschisii de

o anumitii valoare a presiunii din linia hidraulicii. Dacii din diferite

132

• in urma · studiului efectului curgerii bifazice asupra

comportiirii filtrelor impachetate cu pietri~(fig.19) s-a

observat cii odatii cu aparitia curgerii bifazice ~i atingerea

unui . debit critic de lichid, permeabilitatea in perforaturi

scade puternic ca urmare a antr~l\.l(rii nisipu1ui din formatie.

:c: .!a" :::J.I:; - Q) Ill ·­~ Q. 0 :::J 'ai () Q. •Ill 11l"5 Q)­-c. Ill E ;.:!: :::J :0

.j ... · i!<:

Tnceputuh:urgerii bifazice

'Ys'~-'

Debitul de lichid

Fig.19.Efectul curgerii bifazice ...

11.4.2.2 Metode chimice ;';i_

Metodele chimice presupun injectarea in str~t a uri6i" solutii de

consolidare pe bazii de rii~ini sau mase plastice cJ;e·'i{adeti.Ha· granu1e!e de

nisip din formatie §i sa formeze 0 retea poros permeabila.

Rii~inile utilizate trebuie sa posede urmatoarele pr~prletatf . . ' .. -- '-. ·:;'·t -. ,, :

• sa nu reacponeze cu fluidele din zacamant sau cele U:tilizate

Ia stimularea sondei; ;f(['

- • .. • -- _. - 1 - _, _____ ~~ _.l_,...:,._,, • sa albe propnetatl puter!lll;t; uv WU"\.ii,(:U\,1 Y" uu..,;,L.,.u ........ .;,

• sa nu reactioneze cu produ~ii de reactie din · timpul ; .. ·

polimeriziirii;

• sii aibe o reducere mica de volum in timpul intiiririL

R~ina imbracii granulele de nisip din strat ~i consolide'~a'IegMuri!e dintre ele formfuld ~ retea rezistentii poros- permeabilii pe o an~mitll distanta

de Ia peretele giiurii de sonda care impiedicii migrarea nisipului din strat

spre gaura de sondii.

81

Fig.20. Re{eaua poros permeabilii realizatii in urma consolidiirii cu rii~ni.

0 solutie de consolidare are urmatoarele componente:

• ra§ina sintetica;

• !ntaritorul;

• solventul(benzen);

• aditivi .

Solventul folosit este benzenul §i are rolul de a dilua ra§ina. Aditivii

(agentii de intarire, catalizatorii, etc.) se folosesc pentru reglarea timpului de

reactie, umectarea pietri~ului, stabilizarea argilelor, marirea rezisentei retelei

:8~£~!i~:.te, ~'.'2.(:~~~!"e?. ?.p~! i!!~e!"~titi~1~ etr:- _

Rll§ina sintetica poate fi activata intern sau extern. 1n cazul rll§inii

activate intern intaritorul se adauga in masa rii§inii de Ia suprafata iniante de

a fi injectata in sonda, iar in cazul ra~inii activate extern intaritorul se

injecteaza in sondii dupa ce ra§ina a fost introdusa in strat.

Atunci cand ra§ina este activata intern se pot realiza doua procedee

de consolidare:

• se injecteaza in stratul productiv un amestec format din

pietri§, ra§ina §i intaritor;

82

deschiderea valvei in vederea omorarii sondei, se ridica prin

bacurile inchise ale prevenitorului teava polizata Ia exteriror §i o

data cu ea intreg ansamblul de sub packer care se ridica deasupra

acestuia. 1n acest caz circulatia se realizeaza Ia nivelul niplului R.

Daca sertarul valvei se blocheaza in pozitia deschis, atunci se

lanseaza, cu ajutorul instalatiei de operat cu sfuma, un man§on

care se amplaseaza in interiorul valvei, in dreptul orificiilor

deschise ale acesteia.

Degajarea cu profil de niplu

Sistemul de etan~are

Inelul difuzor termoplastic

'h·

Orificiile

Pozi\iile man~onului glisant

a. b.

Fig. 16. Valva de circulafie latera/a in pozifiile:a. inchisii; b deschisii.

8. Niplul selectiv F superior permite fixarea in interiorul sau, cu

ajutorul locatorului, a unor dispozitive ca: duze de fund sau

dopuri sau valve cu sens unic. Dopurile se instaleaza atunci cand

se evita omorarea sondei in cazul efectullrii unor reparatii minore

Ia instalatia de suprafata. Valvele cu sens unic se utilizeaza

131

Niplurile cu deplasare libera in packer au lungimea mai mare

dedit lungimea packerului pentru a realiza etan~area in packer ~i in

conditiile deformarii tevilor de extractie in timpul unei operatii de

injectie sub presiune in strat. Ele sunt constituite din mai multe

sectiuni de o anumita lungime, prevazute !a exterior cu gamituri de

etan~are. La acest tip de nipluri este necesara schimbarea garniturilor

de e~are dupa o anumita perioada de timp, deoarece acestea se

uzeaza ca urmare a frecarii lor in interiorul packerului in timpul

operatiilor de injectie sub presiune in strat.

Niplurile fixe in packer elimina dezavantajui inlocuirii

frecvente a gamiturilor de cauciuc, ele fiind prevazute !a partea

superioarii. cu un sistem de bacuri elastice filetate care se pot ancora

in filetul packerului printr-o simpla apasare.

Daca se utilizeaza niplurile fixe in packer, este necesar sa se

monteze in garnitura de tevi un dispozitiv telescopic numit

receptacol. Acesta se monteaza !a o anumita distanta deasupra

packerului ~i are rolul de a prelua deformatiile garniturii de tevi.

6. Locatorul G este amplasat !a partea superioara a nipluriloi de

etan~are in packer ~i permite verificarea fixarii packerului in

coloana. Dupa aceasta operatie, locatorul G se retrage !a circa 2

m deasupra packerului.

7. Valva de circulatie laterala(fig.16) permite comunicatia tevi­

spatiul inelar atunci cfllld este cazul (in timpul omorani sondei,

r~''lPrii In !'roductie, etc). Ea se compune dintr-un corp tubular

prevazut !a capete cu mum ~i cep de legaturli. cu tevile de

extractie, iar in zona mediana cu orificii. in interioml corpului

tubular se deplaseaza pe o anumitil distanta(2 Y. in) un sertar care

poate inchide san deschide orificiile corpului tubular. Acest

sertar este manevrat cu ajutorul unui dispozitiv numit D2 sau PSI

care se introduce prin tevile de extractie impreunli. cu o geala ~i o

tijli. grea folosind instalatia de operat cu sarma. in cazul blocilrii

sertarului valvei in pozitia inchis, atunci cand se dore~te

130

• se injecteaza in stratul productiv un amestec format din

ra~ina ~i intaritor.

Cfllld ra~ina este activata extern se pot realiza de asemeanea doua

procedee de consolidare:

• se inj ecteaza in stratul productiv un amestec format din

pietri~ ~i ra~ina, dupa care se injecteaza ~i intaritorul;

• se injecteaza in stratul productiv ra~ina, dupa care se

injecteaza ~i intaritorul.

De asemenea, ra~inile pot fi de tip epoxidk, respectiv furanic,

respectiv fenolic. in Romania sunt folosite ra~inile de tip epoxidic

ALOREX- A ~i DlNOX-0,40. Deosebirea dintre cele dona tipuri de r~ini

este ca r~ina DlNOX-0,40 polimerizeaza in mediul de hidrocarburi, iar

ra~ina ALOREX-A polimerizeaza atat in mediu de hidrocarburi cat ~i in

mediu apos.

in Romania se aplica urmatoarea metoda de consolidare:

• se injecteaza in strat mai intai o cantitate de nisip de cuart - ;. '

pana aproape de compactarea formatiei productive; i-•'

• se injecteaza in strat un amestec format din nisip de cuart,

r~ina ~i intaritor.

Metoda de consolidare cu ajutorul ra~inilor se aplica in cazul unor

intervale deschise de maxim 8 m, deoarece pe,ptru intervale mai mari nu se

pot realiza man~oane permeabile, rezistente ~i de grosime Constanta. .•

Dupa realizarea consolidilrii, se lasa sonda in pauza pentru intarirea

~·>: .... :~:: ...1 •• -X ..-..-.-"' ...,_.,_ ,..,..,...n.,...lo.-.,...)S +..,1.....,9 C'nnrt., .. ; f"11 tPu1lo::. f'lp Pvtr~f'tlP n~t"'-~ <::P .~.u.,. ........... , .......... !-' ..... ...,......._"" "'""' .............. ~ ...................... ~- .. r- -- ... ___ - -- r- ---- ·--- ~--~- --- ,--:- · -- -- --- --gase~te un dop de pietri~ consolidat in coloana~· se frezeaza, iar sonda va fi

pusa in productie cu un debit restrictiv cuurmilrirea impuritli.tilor solide.

Dupii scilderea procentului de impuritati solide sub 0,2% se poate

trece !a marirea debitului sondei.

83

11.4.3. Testul 3

1. Ce categorii de nisipuri cuno~teti?

2. Care sunt cauzele viiturilor de nisip?

3. Care sunt consecintele viiturilor de nisip?

4. Care sunt metodele de investigare ~i previziune a viiturilor de

nisip?

5. Care sunt factorii de care se tine seama pentru alegerea unei

metode de prevenire a viiturilor de nisip?

6. Ce tipuri de filtre cunoa~teti ~i care sunt avantajele ~~

dezavantajele fieciirui tip?

7. Care este efectul introducerii unui filtru in gaura de sondii?

8. Care este echipamentul folosit in cazul impachetiirii filtrelor cu

pietri~ ~i ce rol are fiecare componentii?

9. Cum se realizeaza impachetarea filtrelor cu pietri~ in gaurii

Iibera?

10. Cum se realizeazii impachetarea filtrelor cu pietri~ in coloanii?

11. Cum se dimensioneaza filtrele ~i ce fluid de transport se

folose~te?

12. Cum variaza permeabilitatea pietri~ului in timp in fimctie de ratia

pietri~- nisip?

13. Cum variazii permeabilitatea pietri~ului in timp in functie de ratia

pietri~- nisip ~i observatiile fiicute de Saucier?

14. Cum variazii ciiderea de presiune in perforaturi cu debitul de

lichid ~i ce concluzii se desprind?

15. Cum variaza permeabilitatea perforaturii in fimctie de debit

pentru cazul filtrelor impachetate In coloanii cu precompactare in

spatele coloanei, respectiv fiira precompactare?

16. Care este efectul curgerii bifazice asupra comportiirii filtrelor

impachetate cu pietri~?

17. Ce presupun metodeie chimice de combatere a viiturilor de

nisip?

18. Care sunt procedeele de consolidare cu rii~ini?

84

5. Niplurile de etan~are In packer realizeaza etan~area In packer ~i

asigurii in acel~i timp legiitura dintre garnitura de tevi ~i

interiorul packerului. Acestea pot fi de douii tipuri ~i anume:

a. Nipluri cu deplasare liberii in packer(fig. 15);

b. Nipluri fixe In packer;

Filetul pentru cuplarea dispozitivului de Jansare

Bacurile superioare

Conusul superior

Gamitura de etail~are

Conusul inferior

Bacurile inferioare

Fig. 14.Packerul permanent.

Locatorul G

Gamiturile de etan~are

Gamiturile de etan~are

Fig. 15. Niplul cu deplasare Iibera in packer.

129

A~a cum se observii din figura 12, echipamentul de adancime este

format din unn1itoarele componente:

1. Niplul neselectiv sau cu prag de tip R(fig.13 a). in acest niplu se

pot fixa cu ajutorul unui locator un manometru de fund in scopul

cercetarii sondei in timp ce sonda produce, pl.ltandu-se determina

valorile presiunii dinamice de fund in conditiile variatiei

debitului de lichid extras.

2. Niplul selectiv F inferior(fig.l3 b) permitefixarea in interiorul

s1iu, cu ajutorul locatorului, a unei duze de fund pentru pre­

venirea criohidratilor sau a unui manometru de fund in vederea

cercetarii sondei Ia inchidere.

a.

/

Filetul pentru conectarea

cu tevile de extracpe

Loc~ pentru a~ajarea

cliche(ilor locatorului

Prag

Fig. 13Nip/urile:a. neselectiv R; b. se/!!ctiv F.

b.

3. Teava perforata montata intre niplul R ~~ rup!ut f permne

patrunderea lichidului prin tevile de extractie atunci cand in

niplul R se monteaz1i un manometru de fund. De asemenea,

aceasta realizeazii o fi!trare a fluidelor produse de strat.

4. Packerul este de tip permanent, el avand rolul de etan~are a

spatiului inelar(fig.14).

128

11.5 Raspunsurile testelor

Raspunsurile testului 1

1. Prin deschiderea ~i traversarea stratelor productive se intelege totalitatea

operatiilor efectuate din momentul in care sapa a piitruns pentru prima

oarii in stratul productiv §i p3..'11i in momentul puncrii in productic a

sondei.

2. Fazele de dinaintea unei eruptii libere necontrolate sunt: manifestarea

eruptiva ~i eruptia Iibera.

3. Semnele unei manifestiiri eruptive sunt: l.sciiderea densitiitii noroiului

ca um1are a contan1iniirii acestuia cu fluidele provenite din strat;

2.cre~terea debitului de noroi Ia ie~irea din sonda fata de eel de !a

intrarea in sonda; 3.sc1idereapresiunii Ia pompele de noroi.

4. Cauzele unei eruptii libere necontrolate:

• neasigurarea unei contrapresiuni necesare (in jur de 5-l 0 bari)

asupra stratului productiv. Aceasta se poate produce ca urmare a

urm1itoarelor fenomene §i anume:

o pierderi de circulatie ca urmare a interceptiirii unei

formatiuni fracturate sau ca urmare a fracturarii

formatiei productive din cauza unei contrapresiuni

excesive pe strat;

o extragerea garniturii de foraj neinsotita de umplerea

g1iurii de sondii cu fluid de foraj;

o scaderea densitiitii noroiului de foraj, ca urmare a

contaminiirii acestuia cu fluidele din strat;

o efectul de piston care are Joe atunci cand garnitura de

foraj este extrasa cu viteza mare prin noroiul de foraj

cu viscozitate mare sau cand se extrage sapa de foraj

man§onata.

85

• necuno~terea sau ignorarea semnelor manifestarilor

eruptive;

• nefuncponarea sau functionarea defectuoasa a instalatiei de

prevenire a eruptiilor sau incompatibilitatea acesteia cu

presiunile din sonda;

• necuno~terea modului de actionare a instalatiei de prevenire

a eruptiilor sau manevrarea gre~ita a acesteia de catre

personalul operativ.

5. Efectele unei eruppi libere necontrolate sunt: l.pierderi umane;

2.pierderea instalatiei totalli sau parfiala;3.degradarea zacamantului;

4.pierderi importante de titei ~i/sau gaze; 5.formarea unor cratere Ia

diferite distante de gaura de sonda; 6.formarea unor caveme 'in

strat;7.poluarea mediului 'inconjurator.

6. .Masurile care se iau pentru prevenirea eruptiilor libere

necontrolate: l.asigurarea unei contrapresiuni suficiente pe strat f'ara a

colmata excesiv stratul productiv, mentinand o diferenta de presiune

strat-sondli de circa 5-l 0 bari; 2.evitarea scaderii inaltimii coloanei de

noroi de foraj prin umplerea gaurii de sonda cu noroi in timpul extragerii

garniturii de foraj; 3. monitorizarea debitului de noroi de foraj Ia intrarea

~i ie~irea din sondli in vederea detectarii unei eventuale pierderi de

circulatie; 4.monitorizarea densitatii noroiului de foraj in vederea

detectarii unei eventuale contaminari a acestuia; 5.evitarea formarii

efectului de piston prin extragerea cu viteza mica a garniturii de foraj

lmpreuna cu sapa care poate fi man~onata; 6.alegerea unei instalapi de

prevenire · corespunzatoare ~i 'testarea acesteia; 7.instruirea periodica a

personalului operativ.

7. Fenomenele care se produc in strat ca urmare a patrunderii filtratului din

fluidul de foraj 'in strat sunt:

• Umjlarea # migrarea argile/or: Argilele( smectitele) care se

gasesc sub diferite forme (intercalatii, aglomeriiri de particule

lenticulare sau dispersate) in componenta stratului productiv,

in contact cu apa filtrata din noroiul de foraj i~i maresc ('in

86

~·· a. l

i ~

f "

~f-:t

j. ,,. :;._:;· .,

iJ,.·· .-

-~-~3: --t: ··::'

Uniahidreuticl

Valva des~urant,~

Valva de eircula\ie late rail

Coloana dee~eploatart

Locatorul_tipG

Pt.ckerpermanent

Niplul tel&etiv tip F

---- reava perform! Niplulneselectivtip R

Gemltura acurt6 de tevi

-Ntplulselectlv

Linie hidrau!icii ----~ de control

II ,I 0 ~~x:~;""'"\' Valva de circulape lateral!

Gainitura lungi!idetevi

. Teavaeupete\lgro$i Niplul cu prag-----++-0

Colo~r;na de expJoatare

~·--Valvade circulatie lateral!

1\.M Packer

~ Nlplulselectiv

- Teave parforat.!i - Niplul cu preg

.::::=-

b. I; -~~-

II -Hi~ Liniahidreuticidec~trol Valva de slguran\6 i

===1 ' _ · Niplulselectiv J.

b

Nipluride rezisten1J;~f' Valva de c;ircu!atle laterali

Teviledeextrectie

Pacl.-er

liT!}. '1'1

Valva de circulatie l+rali

'X~ Packer

"1---t---- Niplul s;electiv

~ Niplulci.lprag

Perforaturile

' ! _\

Coloane de exploatare

c.

Fig.l2 Variantele echipamentului de adancime pentru: a.exploatarea unui singur strat b.exploatarea simultanii §i separatii a doua strafe

c.exploatarea simultanti a trei strate.

127

o prevenitorul de eruptie tip .Cameron LD c1,1, actionare

manuala ~i prevazut cu doua ie~iri laterale;

o prevenitorul de eruptie dublu etajat tip Cameron U.

• In timpul probelor de productie:

o prevenitorul de erupfie tip Cameron LD

o sistemul format din boneta HB ~i agataJorul de tevi

(lnfiletat In boneta) pentru sustinerea ~i etan~area

tevilor de extractie;

o mosorul de legatura intre boneta ~i capul de eruptie

o capul de eruptie.

• In timpul exploatarii sondei:.

o dispozitivul pentru suspendarea ~i etan~area tevilor de

extractietip F;

o agatatorul de tevi ~i boneta HB;

o mosorul;

o capul de eruptie.

Sistemul format din agatatorul de tevi, boneta HB ~i prevenitorul de

eruptie Cameron LD sau dispozitivul pentru suspendarea ~i etan~area tevilor

de extractie tip F, suspenda ~i etan~eazll. tevile de extractie In gaura de

sondll.. La partea inferioaril. a agatatorului de tevi se lnfileteazll. bucata de

teava de extractie polizatil. Ia exterior. Aceasta permite manevrarea garniturii

de tevi sub presiune In timp ce bacurile prevenitorului Cameron LD sau ale

dispozitivului de suspendare a tevilor de extractie tip F sunt inchise.

111.3.2. Echipamentul de adancime

Echipamentul de adancime al sondelor de mare adancime este

furmat dintr-o serie de componente care trebuie sa asigure indeplinirea

obiectivelor prezentate Ia paragraful III.3. De asemenea, acest echiparnent

poate fi adaptat pentru exploatarea unui singur strat(tig.l2a) sau exploatarea

separata ~i/sau simultanll. a unui complex de strate(fig.12 b,c ).

126

mod ireversibil) volumul de 8-10 ori conducand Ia

mic~orarea diarnetrului gil.urii de sonda, man~onarea sau chiar

prinderea sapei, reducerea sau obturarea sectiunilor pori lor in

care s-au depus, determinand scil.derea permeabilitatii. Din

cauza absoqiei apei de catre argile, granulele de nisip sunt

inconjurate de un strat de molecule de apa ceea ce determinll.

scaderea permeabilitatii etective pentru titei sau gaze. Ilitele

~i caolinitele se dezintegreazll. ca urmare a schimbarii

salinitatii ~i migreaza prin mediul poros, blocand porii cu

dimensiuni mai mici decat ale lor.

• Blocarea cu apii a porilor rocii din jurul giiurii de sondii- atunci

cand roca este udata prefemtial de titei, apa se deplaseaza prin

porii rocii sub forma de particule sferice care pot bloca porii de

dimensiuni mai mici deat ele. Pentru ca particulele de apa sa

treaca de aceste restrictii este necesara deformarea ~i impingerea

lor sub actiunea unei presiuni diferenfiale care depinde de

tensiunea interfacialll. apa- titei ~i cosinusul unghilllui de' contact.

Situatia se poate remedia daca se rnic~oreaza tensiunea

interfacialil. cu ajutorul substantelor tensioac~ive.

• Formarea emulsiilor cu fluide din strat- Apa filtrata din noroiul

de foraj arnestecata cu titeiul din strat poate forma emulsii cu

viscozitate mai mare dedit a titeiului determinand scaderea

mobilitatii titeiului. Pentru lndepartarea efectului emulsiilor se

injecteaza fn stratul productiv dezemulsionanti.

• Sciiderea permeabilitii{ilor efective pentru fifei, respectiv gaze -

Ca urmare a patrul).derii apei filtrate din fluidul de foraj ~i deci a '

cre~terii saturatiei: In apii, permeabilitatiie efective pentru !itei,

respectiv gaze scad.

8. Masurile care se iau pentru prevenirea contaminarii stratului productiv

sunt: l.folosirea unui noroi de foraj capabil sa formeze 0 turta de

colmatare subtire, impermeabila ~i rezistenta pe peretele giiurii de sonda

~i care sa aibe o filtrare redusa; 2.utilizarea fluidelor cu densitate mica;

87

3. utilizarea fluidelor de foraj tratate cu aditivi pentru reducerea filtratului

~i inhibitarea argilelor; 4.milrirea vitezei de foraj a stratului productiv

pentru a reduce cat mai mult timpul de contact cu fluidul de foraj;

4.aplicarea metodelor de foraj Ia echilibru sau Ia subechilibru.

Raspunsurile testului 2

l.Modul de completare a sondei in dreptul stratului productiv

depinde de gradul de consolidare a stratelor.

2.Metodele de completare a gaurii de sonda in dreptul stratului

productiv pentru stratele neconsolidate sunt: l.tubarea coloanei de

exploatare intregita pana Ia suprafata urmata de cimentarea ~i perforarea

acesteia; 2.tubarea, cimentare ~i perforarea unui liner sau coloane pierdute in

dreptul stratului productiv; acesta agatandu-se in coloana intermediara;

3 .introducerea in dreptul stratului productiv a unui liner ~lituit;

4.introducerea in coloana de exploatare a unui filtru urmata de impachetarea

acestuia cu pietri~.

lnelul de o;:lment Fnelul de clment

Colo.an& Coloal"'•

Liner 9lituit

a. cu liner ~iJuit,

c. cu filtru impachetat cu pietri~ in co/oana. 3.Metodele de completare a gaurii de sonda in dreptul stratului

productiv pentru strate consolidate sunt: l.Gaura de sonda Iibera

88

111.3 Completarea sondelor de mare adancime exploatate prin eruptie naturala

Sondele de mare .idanci;ne sunt considerate cele ce au o adancime

mai mare de 3500 m. Fluide!e produse de aceste sonde au presiuni ~i

temperaturi mari necesitand o completare deosebitli fata de sondele de

adancime medie. Completarea acestor sonde trebuie sa indeplineasca

urmatoarele obiective:

• sa asigure un control permanent a! sondei in timpul manevrelor,

probelor de productie ~i exploatlirii sondei;

• sa protejeze coloana de exploatare de acpunea coroziva ~i

abraziva a fluidelor produse de strat precum $i a celor utilizate Ia

stimularea sondei;

• sa protejeze coloana de exploatare fa¢ de presiunile ridicate ce s­

ar putea dezvolta in timpul punerii in productie a sondei, pre cum

~i in timpul exploatarii acesteia;

• sa reduca Ia minim numfuul de manevre cu garnitura de tevi de

extractie $i a operatiilor de omorare a sondei' care pot conduce Ia

colmatarea stratului productiv;

• sa permita izolarea stratelor investigate in vederea retragerii Ia un

orizont superior prin alte mijloace decat cimentilrile obi~nuite,

care de cele mai multe ori nu reu$esc din caliza presiunilor ~i

temperaturiior mari.

111.3.1 Echipamentul de suprafata

in cazul sondelor de mare adancime, unde presiunile din sonda sunt

mari $i pot avea loc eruptii necontrolate, este necesar sa se utilizeze o serie

de echipamente dupa cum urmeaza:

• in timpul manevrelor tevilor de extractie:

125

,!!·

. · ......

~--,

·r-~··

_._,._

tevi constituind in acela~i timp ~i un ghidaj Ia introducerea acesteia in

sonda(fig.ll ).

De asemenea, retine sculele scapate accidental in sonda, insa permite

trecerea prin el a manometrului de fund ~i a altor aparate introduse in sonda

pentru prelevarea probelor.

Fig. II ~iul fevilor de extrac{ie.

111.2.4 Testul1

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Care este echipamentul de adancime ~i de suprafata a! sondelor

de mica ~i medie adimcime ~i ce rol are fiecare componenta?

Cand sunt folosite packerele?

Care sunt foqele care actioneaza asupra unui packer?

Ce tipuri de capete de eruptie cunoa~teti'?

Ce roluri au duzs din capul de eruptie ~i rucks~hlagul?

Care sunt rolurile tevilor de extractie?

Ciite tipuri. de tt:vi de extractie cunoa~teti?

Care sunt dimensiunile uzuale ale tevilor de extractie ~i o(elurile

din care se fabr;ca acestea?

Care este rolul ~iului tevilor de extractie?

124

: '-.->

'-;~c .. _

(gaura de sondA lasatii netubatii); 2. Gaura de sonda netubata,

largitii cu sapa ll\rgitor urmatii de introducerea unui filtru ~i

impachetarea acestuia cu pietri~.pentru a preveni migragrea

particulelor fine de roca antrenate de fluidele care curg din strat

in gaura de sonda.

lnel de ciment lnel de ciment

Colo ana

Packer cu mufa lncruclsata

a. Completare tip gaura Iibera; b. Gaura Iibera /iirgita urmatii de introducerea unui ji/tru impachetat cu pielri$.

4.Avantajele ~i dezavantajele metodelor de completare a sondei in

dreptul stratului productiv in cazul stratelor slab consolidate sunt:

Avantaje: l.buna consolidare a gaurii de sonda; 2.colaana tubata §i

cimentatii in dreptul stratului productiv constiuie un ecran in calea migrlirii

apei §i sau gazelor; 3.permite stimularea selectiva; 4.permite introducerea

. , unui filtru impachetat cu pietri~; S.permite exploatarea selectiva ~i separatii

a mai multor strate; 6.permite efectuarea tratamentelor de stimulare

selective. Completarea cu liner ~lituit de Ia suprafata prezintii ava.'ltajul ca

dimensiunile ~i distribu!ia ~liturilor sunt riguros controlate asigurfu:id o

suprafata de curgere optima.

Dezavantaje: l.cresc cheltuielile cu tubarea, cimentarea ~i perforarea

sondei )n dreptul stratului productiv; 2.sonda este imperfecta dupa modul de

deschidere, aria de curgere a fluidelor din strat in gaura de sonda f'iind .

restrictionatii; 3 .in cazul perforlirii coloanei cu gloante, existll posibilitafea

ca nu toate gloantele sa strapunga peretele coloanei ~i inelul de ciment sau

89

din cauza unei defectiuni de constructie sa nu se detoneze amestecul

exploziv.

Prezenta linerului ~li\Uit impiedica exploatarea selectiva a unui

complex de strate, precum ~i efectuarea tratamentelor de stimulare selective,

iar izolarea apei ~i gazelor este dificil de realizat.

5. Avantajele ~i dezavantajele metodelor de completare a sondei in

dreptul stratuiui productiv in cazul stratelor bine consolidate sunt:

Avantaje: l.se elimina cheltuielile privind tubarea, cimentarea ~~

perforarea sondei; 2.daca se traverseaza in intregime stratul productiv, sonda

astfel forata este perfecti!i din punct de vcdere hidrodimanic; 3.sonda

produce prin peretele ei natural, in aces! fel restrictiile Ia curgere sunt

minime( doar in cazul existentei unci zone contaminate in jurul gaurii de

sonda); 4.permite introducerea unui filtru in dreptul stratului productiv.

Dezavantaje: l.nu permite exploatarea simultana ~i separata a mai

multor strate in conditiile existentei unui complex de strate; 2.nu permite

stimularea separata a stratelor; 3.in cazullllrgirii gaurii de sonda, in vederea

introducerii unui filtru, timpul de forare precum ~i timpul de contact a!

fluidului de foraj cu stratul productiv cresc, conducand la o contaminare mai

accentuata a zonei de strat din jurul gaurii de sonda; 4.nu exista nici un

ecran protector in calea migrllrii apei ~i!sau gazelor.

Raspunsurile testului 3

1. Nisipurile din strat se pot incadra in urmatoarele categorii: l.nisipuri

curgatoare sau quick sands caraterizate printr-o cimentare slabii intre

granule sau chiar absenta acsteia, carotajul in aces! caz fiind foarte

dificil; 2.nisipuri partial consolidate care au un grad oarecare de

consolidare, dar prezinta riscul dezagregllrii u~oare ~i rapide a

peretelui gaurii de sondi!i §i a carotelor prelevate; 3 .nisipuri friabile

care prezinta consolidare relativ buna ~i care sunt dificil de

identificat.

90

Otelurile din care sunt confectionate tevile de extracpe slffit: H-40; J-

55; C-75; C-95; P-105.

Cifra care urmeazi!i dupa litera din simbol reprezinta rezistenta

minima Ia curgere, l7, miisuratii in 103 pounds/in2•

oteluri:

De exemplu pentru otelul H-40, rezistenta Ia curgere este:

l7, = 40 ·103 psi= 40000 · 0,0703 ·105 = 2812 ·105 N/m 2•

In functie de conditiile de lucru, tevile sunt fabricate din urmatoarele

• H-40 ~i J-55 - pentru condi\ii normale §i adancimi medii;

• C-75 §i C-95 - pentru mediu salin corosiv cu continut de H2S

~i C02 ~i adancimi medii §i mari;

• P-1 05 - petru mediu normal ~i adancimi foarte mari.

Valorile diametrelor exterioare ~i interioare ale tevilor de extractie

sunt prezentate in tabelul 1.

Se mentioneaza ca pentru diametrul i!lterior al tevilor de extractie s­

an prezentat valorile medii, acesta depinzand de grosimea de perete.

Tabelul I. Diametrele tevilor de extrac{ie.

1 d,,in 11.05 ! 1,315

~;.in 1 0,5

1 r 1 1,660 I 1,900 I 2,063 ; 2 3/8

I I 2 7/8 3 1/2

0,815 I I '--

\..

l evtle oe mametru mic rienurniu:;; "macaroane"

2 1/2 3

,..... ..•.... ..l~-·~~---1-.. c.;vu~ ""u UJ.o:uu.o;..w...-...L·:;

cele mai utilizate

4 I 4 112

31/21 ~

In Romania tevile cele mai utilizate sunt cele cu diametrele

exterioare de 2 3/8 in, 2 7/8 in ~i 3 Yz in.

Lungimile tevilor de extractie variaza intre 6,10 m-9, 75 m.

Sabotul sau ~iul tevilor de extractie se monteaza !a partea inferioara

a garniturii de tevi de extractie. El protejeaza capatul inferior al garniturii de

123

De asemenea, tevile cu capetele ingro~ate au filetul rotunjit tip API

cu unghiul flancurilor de 60° ~i mufe exterioare separate, ca ~i tevile cu

capete neil.ngro~ate.

• Tevile de extractie cu mufe din corp (integral joint):

Ele sunt folosite la sondele de mare adancime ~i au imbirulri speciale

de tip Vam .SLIJ II, Hydrill seria 533, Omega etc.(fig.lO) care permit o ·- .~

--.. ~-etan~are mult mai bunii decat in cazul tevilor de extractie cu mufe exterioare

separate.

Filetul acetor imbiniiri este trapezoidal cu diferite unghiuri de

inclinare a flancurilor. In cazul imbiniirilor de tip V AM SLJj ii etan~iirile

exteme ~i cele interne actioneazii independent unele fatii de altele pentru a

realiza et~area fatii de presiunea fluidului din coloanii, respectiv fatii de

presiunea fluidului din interiorul tevilor de extractie. De asemenea, se

asigurii etan~area fatii de gaze.

VamSLIJII

Hydrill seria 533' ."'

Omega

Fig.lO revile de extrac{ie cu capete cu mufe din corp~ imbiniiri Speciale.

122

2. Cauzele producerii viiturilor de nisip sunt: l.exploatarea foqata a ' . . - .

sondelor • prin marirea debitului Ia o sonda ce exploateazii un strat

slab consolidat se obtine. o productie sporitii de nisip datoritii vitezei

mari a fluidelor din apropierea gauril de so~da; pe de alta parte, dacil. '·. ., ;'I,: .

debitul de lichid al sondei are valori moderate, se poate reduce sau

chiar ~topa productia de nisip; 2.aplicarea unor tratamente de

stimulare neadecvate • tratamentele de stimulare care utilizeazii

compu~i ce dizolva liantul dintre granulele rocii accentueaza viiturile

de nisip; 3 .inclinarea stratelor • in cazul stratelor slab consolidate

inclinate s-a constatat o cre~tere a productiei de nisip; 4.viscozitatea

fluidelor • cu cat este mai mare viscozitatea fluidelor din strat cu atat

antrenarea granulelor din strat in gaura de sondii este mai accentuata;

S.cre~terea saturatiei in apa care conduce Ia alterarea cimentului

dintre granulele de nisip, conducil.nd mai departe Ia reducerea

coeziunii dintre acestea; 6.oprirea sondelor pentru efectuarea unor

operatii de interventii ~i repomirea ulterioarii a acestora conduce Ia

t'.eclan~arez unei viituri de nisip.

3. Consecintele viiturilor de nisip sunt: l.formarea dopurilor de nisip in

dreptul perforaturilor care dete1minii o scadere foarte mare a debitului

produs de sondii; 2.piitrunderea nisipului In gaura de sonda, in

echipamentele de fund ~i de suprafata duce Ia deteriorarea acestora

prin eroziune; 3 .probleme legate de separarea nisipului la suprafatii ~i

de depozitarea in conditii ecologice ale acestuia; 4.formzrea uno:-

• , ~· . . x .. d dx • 't ca·veme t..·I zcna ae strat u!n JUnH gnunt e son (;, care 1n anurn1 e

conditii pot deveni instabile antrenfuld prabu~irea acoperi~ului

stratului productiv ~i deteriorarea coloanei de exploatare; 5.efcctuarea

masuratorilor ln gaura de soada este d1ficila sau chiar imposibi1a. 4. Metodele de investigare ~i previziune a viiturilcr de nisip

sunt: l.testarea periodidi a sonde! or cu masurarea cantitatii de nisip

produsa; 2.carotajul initial ai stratului productiv ~i analiza vizuala sau

cu raze X a carotelor pentru: determinarea cantitatii de ciment dintre

granulele de nisip ~i pozitiei cimentului in raport cu granulele de

91

nisip; efectuarea testelor de drenaj ale fluidelor ~i analizei

granulometrice; 3.efectuarea unor diagrafii cu raze ganuna, loguri de

densitate ~i carotaj sonic pentru indentificarea zonelor curate ~i

determinarea caracteristicilor mecanice evolutive; 4.urmarirea

evolupei impuritlltilor solide care se poate realiza prin: observatie

directa in timpul purjllrii. separatorelor, prin prelevarea de probe de

fund, etc; prelevarea de probe de fluid de !a caput de eruptie;

utilizarea unui dispozitiv de colectare permanentll montat pe conducta

de amestec prevllzut cu o alarmll in cazul inregistrllrii unor cantitll\i

marl de nisip; urmllrirea evolutiei procentului de apa.

S. Factorii de care se pne seama pentru alegerea unei metode de

prevenire a viiturilor de nisip sunt: tipul nisipului, grosimea stratului

productiv, parametrii sondelor de pe structura respectiva care au

produs sau nu nisip, debitul preconizat a fi extras, diametrul coloanei

de exploatare, viscozitatea fluidelor produse, sensibilitatea stratului

productiv !a apa ~i permeabilitatea stratului productiv.

6. Tipuri de filtre ;;i avantajele ~i dezavantajele fiecllrui tip de filtru:

• filtrele cu fmte sau orificii:

• Avantaje: sunt ieftine, u~or de procurat, robuste, nu se

infunda u~or din cauza profilului fantelor sau orificiilor,

au o suprafa(a de trecere relativ mare.

• Dezavantaje: nu retin particulele fine de nisip,

deschiderile filtrului se pot eroda in cazul sondelor care

produc cu debite marl ~i sunt supuse coroziunii.

• filtrele cu inele randalinate:

• Avantaje: sunt ieftine, u~or de procurat, robuste, nu se

infunda u~or din cauza profilului fantelor sau

orificiilor, au o suprafata de trecere mai mare dedit In

cazul filtrelor cu fame sau orificii, au capacitate de

retinere a nisipului fm ~i prezinta cai de comunicatie

riguros controlate.

92

60 ; '~'

Mufa deta~ab,ilii .

-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·-·

Tevile de extracpe cu capete ne!lngro~ate

Fig.8. Tevile de extracfie cu capete neangro~te imbinate prin mufe deta~bile.

Acestea all filetul rotunjit tip API cu unghiul flancurilor de 60° ~i

mufe exterioare separate(fig.8) ~i se folosesc Ia sonde cu adilncime mica.

o Tevile . de extractie cu. capete in~o~ate (External-upset _t:• ;>r'' ~ .. ,,- .- -'¥' 0

tul~ingy · ' Mufa deta~abilii

'·¥<' ,,,

~.·. A

·ff: \\ ·tt-~r- -~ -tr:-:.:--

A ~

Tevile de extractie cu capete lngro~ate

Fig.9 '{evile de extrac{ie cu capete ingro~te imbinate prin mufe deta~/>ile.

Acesr tip de tevi(fig.9) au secthmea utila in dreptul filetului cu 30-

60% mai mare decat cele cu capetele nefmgro~ate. Din acest motiv ele pot

suporta sarcini mult mai mari decat cele cu capete neangro~ate, utilizlL'1du­

se astfella sonde cu adilncirni ~i presiuni marl.

121

Duza fixa. se monteazli in capul de eruptie intr-un locru;; numit

portduza, fiind construitil. dintr-un corp de otel masiv rezistent Ia abraziune

sau din materiale mineralo-ceramice .de mare duritate. Duza reglabila(fig.7)

permite obtinerea unor sectiuni diferite de trecere a fluidului prin

manevrarea tijei 1, care schimba pozitia acului 2,fatiJ. de scaunul3.

Crucea capului de eruptie impreu,na cu ventilele de pe brate permit

dirijarea fluidelor pe un brat sau pe celalalt.

Ventilul principal permite. inchiderea sondei. El poate fi dublat in

cazul sonde! or care produc cu nisip sau in cazul sondelor de mare adancime.

. Ventilul de pistonat se ,deschide .. atun~:;i cand se efectueaza punerea in

producfk a sonde lor prin pistonare salJ.,cand. este necesar sa se introduca in

sonda diferite aparate de masura ~i control cu ajutorul instalatiei de operat

cu sarma ..

Manometrul montat Ia partea superioara a capului de eruptie masoara

presiunea in tevi Ia suprafatiJ..

111.2.3 Tevile de extractie ' '

Tevile de extractie sau tubingul sunt utilizate Ia toate sistemele de . - ' .. . .

extractie. Ele indeplinesc urmatoarele functii:

• sustin echipamentul de adancime specific sistemului de extractie; '

• asigura ascensiunea fluidelor din strat pana Ia sup.rafata;

• protejeaza coloana de. exploatare impotriva actiunii corozive ~i

abrazive a f!uidelor !n mi~o.are:- ~--

• protej~aza coloana de' a:cpune~ ·pi-esiunilor mari realiiate in . , ._);.Y -

: timpul unei ·operatii de, injectic: ,sub presiune(atunci cand se

. folose~ete ~ipackerul). ·•"• . ·j

Din punct de. vedere al imbi,niirilor ~i al constructiei, tevile de

extractie sunt de tnai multe tip,uri:

• Tevile de extrac::tie cu mUfe detru;;abile (Coupled Joint):

o tevile de extractie cu capete neingro~ate (Non-upset

tubing);

120

• Dezavantaje: deschiderile filtrului se pot eroda in cazul "\<j,'-;1"-

sondelor care produc cu debite mari ~i sunt supuse

coroziunii.

• filtrele cu inffujurare din sarma:

• Avantaje: pot fi confectionate din otel inox ceea ce le , __ ,..;

confera rezistentiJ. !a coroziune, permit retinerea '[~ .

particu!elor fine de nisip, . profilul trapezoidal a! _._,:.

sarmei permite autocurntirea filtrului ~i prezinta

sectiune de trece mare .

• Dezavantaje: in cazul in care distanta dintre spirele de

sarma nu este bine aleasa, poate permite trecerea

nisipului prin filtru sau chiar infundarea filtrului ~i

pot fi deteriorate atunci cand se introduc in sonde cu

unghi mare de deviere sau orizontale.

• filtrele cu inveli~ metalic perforat ~i straturi de tesatura metalica:

• Avantaje: sunt rezistente Ia coroziune, permit

retinerea unei game largi de granule de nisip, prezintil

sectiune de trece mare, au permeabilitate mare, sunt

mai robuste dedit cele cu i~urare din sfuma ~i se

pot folosi Ia sondele deviate ~i multidren.

• Dezavantaje: sunt scumpe.

• filtrele expandabile:

• Avantaje:sunt rezistente Ia coroziune, permit retinerea

unei game iargi de granuie d.~ rJ.aip, prezint2. sec~iune de

trece mare, au permeabilitate mare, sunt mai robuste

decat cele · cu infa~urare din sfum1l, se pot folosi Ia

sondele deviate ~i multidren ~i nu necesita impachetare

cu pietri~.

• Dezavantaj e: necesita timp de instalare mai mare dedit in

· '' ' '· 'cazul celor!alte tipuri de. filtre Cl!.. urmare a operatiei de

'largire :a filtrelor dupa.introduce~e.a Iorin gaura de sonda

· ~i sunt scumpe. "li..!!!

93

7. Efectul introducerii unui filtru in gaura de sonda: Tinilnd seama de

faptul ca viteza fluidelor in jurul gaurii de sonda are valorile cele mai

mari, rezulta ca granulele de nisip din aceasta zona sunt antrenate in

gaura de sonda de catre fluidele produse de strat. Granulele de nisip

mai mici dedt descbideqle filtrului vor piitrunde in sonda, iar cele cu

dimensiuni mai mari dedlt deschiderile filtrului se vor opri in spatele

· acestuia; proptindu-se unele 1n altele. Prin urmare, granulele de nisip

se aranjeaza in spatele filtrului in functie de dimensiunea lor,

realizilnd astfel un fi!tru natural secundar care retine granulele fine de

nisip. Dacli debitul sondei se modificii, sonda incepe sa producii cu

, nisip ca urmare a alteriirii podirii initiale a nisipului. Dacii noul debit

se va mentine constant, atunci in spatele filtrului se va produce din

nou fenomenlll de podire a nisipului in spatele filtrului.

8. Echipamentul de adilncime folosit in cazul impachetlirii filtrelor cu

pietri~ ~i rolul fiecarei componente:

• tevile de extractie permit curgerea amestecului fluid de

transport-pietri~ injectat in sonda;

• packerul cu mufli incruci~atli permite etan~area spatiului

inelar dintre tevi ~i coloana de exploatare, iar prin

intermediul mufei incruci~ate amestecul format din fluidul de

transport ~i pietri~ se dirijeaza in spatele filtrului uncle se

depune pietri~ul. Tot prin interrnediul mufei incruci~ate se

dirijeaza fluidul de transport care iese prin deschiderile

filtrului, ajunge in spatiul inelar; mai departe fiind recuperat

Ia suprafata.

• Filtrul este folosit pentru a preveni migrarea nisipului din

strat in gaura de sonda.

9. Impachetarea filtrelor cu pietri~ in gaura Iibera: Dupii introducerea

echipamentului de adilncime in gaura de sondll se incepe injectarea

prin tevi a unui amestec format dintr-un fluid de transport ?i pietri§ cu

granulatie aleasa functie de granulatia nisipului din strat. Prin

intermediul mufei 1ncruci§ate acest amestec se dirijeaza in spatele

94

Capetele de erupfie monobloc prezintli avantajul ca sunt mai u~oare

decat cele asamblate §i eliminll numarul mare de etan§iiri metalice dintre

robinete ~i corpul capului de erupfie. Aceste etan§iiri pot sa cedeze in cazul

unor defectiuni de montaj sau sub efectul presiunii fluidelor care curg prin

ele sau sub actiunea unor agenti puternic corozivi.

Dezavantajele capetelor de eruptie monobloc constau in faptul ca

sunt mai greoaie pentru transport ~i montaj, neputilndu-se demonta in parp

componente §i nu permit inlocuirea unor parp defecte.

In cazul exploatlirii simultane §i separate a doua strate cu doull

rilnduri de tevi de extractie se folose~te un cap de eruptie dual care asigurll

sustinerea §i etan~area celor doua garnituri de tevi §i dirijarea separatli a

fluidelor extrase. Dispozitivul de suspendare a tevilor de extractie este astfel

construit, meat cele doua garnituri de tevi sll poata fi introduse independent

una de alta.

Componentele principale ale capului de eruptie propriu-zis sunt:

portduzele, crucea capului de eruptie, ventilele principale, ventilele de pe

brate, ventilul de pistonat ~i manometru!.

Portduzele servesc Ia montarea duzelor pentru reglarea debitului de

titei §i de gaze a! sondei. Duzele pot fi fixe sau reglabile(fig.7).

.. ; ) ~

Fig. 7 .Duzii reglabilii. I- tijii; 2-ac; 3-scau'!,

119

13

Capetele de eruptie tip CEA l(fig.6b) sunt construite pentru presiuni

de 140 bar, 210bar ~i 350 bar ~i se folosesc la sondele care nu prezinta

pericol in exploatare, iar opririle necesare pentru diverse lucrari de suprafata

nu pun probleme in functionarea sondelor.

Capetele de eruptie tip CEA 2(fig.6a) se constrtiiesc, pentru presiuni " .

de 210bar, 350 bar, 700bar ~i 1050 bar. Acestea se.'folo~esc" Ia sondele cu

dificultati in exploatare, htcare pentru siguran¢ sunt necesare doua clli de

dirijare a productiei sau eventual de omorare a sondei ~i la sondele de mare

adancime. De asemenea, se construiesc cu doua ventile prirtcipale ~i cu unul

sau doua verttjle pe brate.

a. l.Manometrul pemtru ml!surarea presiunii din coloan~; 2.Ventilill pentru scurgerea presiunii din coloan~; 3. Leg~turadintre flan~~ ~i ventil; 4. Fl~a; ·· 5. Ventilele pe ie~.irHe tubing head-ului; 6.Dispozitivul de sus\inere a tevilor de extrac\ie; 7.Mosor; 8. Ventilele principale; 9. Crucea capului de eruppe; IO.Porduze; ll.Capacul capului de eruptiqi ventilul de pistonat; 12.Manometrul pemtru ml!surarea presiunii din \evile de extracpe; 13. Bastonul.

b. Fig.6. Capete de erup(ie asamblate: a. cu doua bra{e; b. cu un bra{ ,t cu basion.

118

filtrului unde se depune pietri~ul, iar fluidul de transport iese prin

deschiderile filtrului, ajtinge'l'ri spatiul inelar, dirijat. fiind de mufa

incruci~ata a packerului;· mai departe fiind recuperat la suprafata,,

AmestecuJ- fluid _.....-de transport !JI pletrl'

Fluid de transport

-,.;!C

. ~ i :

,, : ~'

10. Impachetarea filtrelor cu pietri~ in coloana: Se injecteaza simultan

prin tevi amestecul fluid de transport-pietri~ ~i prin spatiul inelar fluid

de transport pentru a duce pietri~ul atat in spatele filtrului caqi prin

perforaturi in spatele coloanei. Amestecul - fluid de transport ~i pielrl'

Fluid de transport

Co\oana de exploatare

Tevl de extractie

11. Dimensionarea filtrelor: Dimensionarea deschiderilor filtrelor,

(latimea fantelor, diametrul orificiilor sau distanta intre spirele din

sarma) se realizeazli pe baza unor relatii empirice ~i a testelor de

retinere a nisipului. Conform relatiei lui Coberley-Rogers latimea

fantei se de termini! cu relatia: l = 2d 90 sau l =d 90 , iar diametrul

orificiilor, d cu relatia: d =3d 90 , unde d 90 reprezinta diametrul

95

efectiv a! fractiei care impreuna cu fractiile de dimensiuni mai mici

reprezinta 90% din greutatea totala a probei de nisip din strat ~i care ' , __ ,, '

se cite~te de pe curba granulometrica. Aceste relatii de calcul nu tin

seama de coeficientutde neuniformitate a! nisipului ~i prin urmate nu

dau rezultate sa:tlstac~toare. Rezul~te mai bune dau relatiile de calcul

stabilite in functie de coeficientul de neuniformitate a! nisipului.

Fluidul de transport fo1osit !a impachetaiea filtrelor cu pietri~ poate

fi titei gelificat, apa dulce, apa sfu"ata in care se adauga diferiti aditivi

pentru marirea portantei. De asemenea, pentru protejarea formatiunii

productive se mai adauga in apa clorura de potasiu sau clorura de

amoniu.

12. Permeabilitatea pietri~ului se mentine constant!\ in timp pentru valori

de pana !a 6 ale ratiei pietri~-nisip, dupa care pentru valori mai mari

de 6 ale ratiei pietri~-nisip aceasta scade brusc din cauza contaminfu"ii

impachetarii cu nisip.

k,.Jk,

0 ~0-----.~6---~-.~12~.----~

13. V ariatia permeabilitatii pietri~ului in timp in functie de ratia pietri~-• • 1 - ._ -'!!!' .l s .. . ""' ... ,. rl .. ms1p oeternlifui\:4 u~ auc1er s~ preZL.'1ta 1.."1 ngura __ e ma1 JOS.

Controlul nisipulul FArA controlul nisipului

kpt /k,

0 . 0 6 10 12

Rpn

96

S!atla d~ Incllidere aooodoilnco:z .se ruseutl

,-(; i c! i,

""""

Fig.5. Capul de erupfie echipat /!Jf,sisteme de securitate # monitorizare aprot/Ucjiei sondei.

Capetele de eruptie se construiesc penW~presi!:llli de lucru de:

140bat, 210bat, 350bar, 700bat ~i 1050 bat.

Din punct de vedere constructiv capetele de eruptie sunt de mai

multe tipuri in functie de locul de amplasare; ,

• · capetele ·de. eruptie pentru sondele de pe uscat, tip CEA, sunt

asamblate, au un singur brat (CEA 1) sau doua brate (CEA 2) ~i

•

•

-~• sx -:1a ... .a. s911 .,n b~~tnn· }JVl. Gi. o.u.v.... ........ ......... .........,...,..._.._, t; capetele de eruptie pentru sondele de pe platformele marine, tip

CEM, sunt mono bloc au un singur brat, au un singur ventil pe

linia principala (CEM 11) sau doua ventile pe linia princip~a

(CEM12); :;·;-;~kc .. \

capetele de eruptie subm~ille folosite pe~trti ~ompletatea son-

delor submarine au o constructie speciala ~i sunt telecomandate

sau actionate cu ajutorul robotilor submatini.

117

Ie~irea din stiinga este previizutii in cap!it cu o flan~ii oarbii care se ' I. ! '" ; .

indepiirteaza atunci cand este necesarii r1,1cor,~area t111\!i ,!}gregl,lt,}f ,locul

acesteia pentru pomparea fluidelor in scopul , _pornitii sau omorarii . ' -·- '' "' .

sondei(fig.4a). "

Dispozitivele pentru suspendarea tevilor de extractie sunt de mai

multe tipuri ~i se fabrici\ pentru o gamii ffillre ,de presiuni de lucru ( 140-~ _.

1050 bar). ~~~ ~ - ;~~1~)1:'_ In dispozitivul de sustinere a! tevilofe~ extractie se afla montat

• -' :.; ,·-~:;t-:

agatiitorul de tubing (tubing hanger) care poatt'a~ea 4lferite f~;fule.

In figura 4 se prezinta doua tipuri de ~~*ii>rlbltirnul'fiind denumit

in ~antier ~i piatra. . ·:-~ Y-:',- .--'i't-

)_' ,:·_:_~;

Agatatoarele sunt prevllzute in intel;ior, Ia capete, cu filete. Filetul

inferior serve~te Ia in~urubarea ultimei bucltr -de teava de extractie, iar eel

superior serve~te Ia in~urubarea suveiului saubuc~tii de teava de manevdl in

scopul extragerii garniturii de tevi.

Atunci cand nu este in~urubat suveiul,jjJetul superior a! pietrei este

protejat de un protector pentru a nu se deteriora in tirnpul introducerii in

tevile de extractie a diferitelor scule ~i dispozitive(pistoane, curatitoare de

parafma, aparatura de masura ~i control etc.).

Capul de eruptie propriu-zis este colg1;~ dintr-un ansamblu de

armiituri ~i robinete care se monteazii deasupra dispozitivului de sustinere a

tevilor de extractie; mosorul fiind piesa de legiitura dintre cele douii

dispozitive(fig.6a). De asemenea, capul de eruptie se construie~te din otel de

calitate superioa:a, fUnd necesar sa suporte presiunea existent! in sonda ~i sa

reziste Ia actiunea coroziva a apei siirate care insote~te"titeiufsau Ia actiunea

abraziva a nisipului antrenat din strat. ·l r ·. l- _,.,,_ "

Capetele de eruptie pot fi actionate m~al '$au de Jij:.fdistanta prin -~~~+:>:_'· ·-:-.·-~s<_- _·

intermediul unor ventile previizute cu dispozit!g¢}!,le actii:irtllie hidraulice, '!r~~\'i;f;____ -~:_-;c;_·_r,_ ':

pneumatice ~i indicatoare de pozitie electrice. De asemelle'a, capetele de

eruptie modeme sunt echipate cu sisteme de securitate care intra in actiune

~i comanda inchiderea sondei in cazul unor accidente la suprafatii ( ca de ,_ .. 1-.1\,

exemplu incendii) (fig.5).

116

• Concluziile studiului elaboarat de Saucier cu privire Ia variatia

permeabilitatii pietri~ului in functie de valorile ratiei pietr~ -

nisip sunt: 1. Pentru ratii pietri~ - nisip mici valoarea

permeabilitatii pietri~ului cre~te atingil.nd unmaxirn Ia R pn = 6 .

De asemenea, controlulul nisipului este eficient ca urmare a

podirilor eficiente. 2. In cazuL-r~ttiilor pietri~-nisip cuprinse intre

6 ~i 10 se observi\ o scadere ~ ~ermeabilitiitii pietri~ului deaorece granulele de nisip patrund in impachetare printre

granulele de pietri~ blociind ciiile· de curgere. 3,Pentru utii

pietri~-nisip mai mari deciit 10: s-a observat eli nisipuLpiitrunde

in impachetare printre granulele de; pietri~ .. Din cauza. spatiilor

din ce in ce mai mari dintre granulele de pietri~; nisipul se

deplaseazi\ din ce in ce mai u~or prin impachetare:conduciind Ia

cre~terea permeabilitiitii acesteia, insii tara a asigura un control

a! nisipului din strat.

·14. Variatia ciiderii de presiune in perforaturi cu debitul de lichid S-a

studiat ci\derea de presiune prin in perforaturi in urmi\toarele

situatii: I. filtru impachetat cu pietri~ precompactat in spatele

coloanei, 2. filtru impachetat cu pietri~ tara precompactare in spatele

coloanei, dar cu perforaturile pline cu pietri~, 3.filtru impachetat cu

pietri~ f'ari\ precompactare in spatele coloanei , iar perforaturile pline

cu nisip din strat. In urma acestui studiu a rezultat cii valoarea cea

mai mica a ciiderii de presiune prin perforaturi se inregisreazii in

cazui :filtruh:n l!npa.chetat cu. pi~tri9 c~ precc!i!pactare !'n spate!e

coloanei. De asemenea, s-a comparat ciiderea de presiune prin

impachetare in cazul filtrului impachetat in gaura Iibera(! ') cu cea

corespunziitoare cazului filtrului impachetat in coloana cu

precompactare in spatele coloanei ~i s- a observat ca in primul caz

caderea de presiune prin impachetare este mult mai mica, spre

deosebire de eel de-al doilea caz unde prezenta perforaturilor induce

o cre~tere importanti\ a caderii de presiune.

97

., ~

h Cl..fi llPJt-...,- l .s.a !e ·-10 .s it> 1 II ~i ""'I• r' ~· ~ !~:.j: ~§~ I

Q Detll!uf de llchid

15. Vari$ penneabilitatii in perforaturi in functie de debitul de lichid

pentru cazul filtrelor impachetate in coloanii cu precompactare in

spatele coloanei, respectiv tara precompactare se prezinta in figurile . ~

de mai jos. in cazul in care s-a realizat precompactarea in spatele

coloanei, permeabilitatetea perforaturii scade u~or dupii care, dacii se

reduce debitul, are loc cbiar o cre~tere a acesteia ca urmare a curiitirii

anterioare a canalelor de curgere. in cazul in care nu s-a realizat

precompactarea in spatele coloanei, s-a observat ca atunci ciind cre~te

debitul, permeabilitatea in perforaturii scade u~or piinii ciind se atinge

un debit critic. Daca se cr~te debitul peste debitul critic,

permeabilitatea in perforatura scade brusc ~i ireversibil indiferent

daca se scade dupa aceea debitul.

H li ~

I\ a.

Debitul de l!chld

a. Fiirii precompactare in spatele coloanei

H I' ~

De!)ltul de llchld

b. cu precompactare in spatele coloanei

98

Atunci ciind se omoarii sonda prin circu!atie, folosirea acestui ventil

este obligatorie, deoarece impiedica intoarcerea fluidului introdus sub

presiune prin spatiul inelar dupa oprirea pompllrii sau in alte cazuri

accidentale (spargerea conductei prin care se face pomparea etc.).

b.

c.

Ventilul

a.

L---- Man~onul de etan~are

"-----Elementul metalic de etanjare

---Sistemul de blocare

-Corpul ag~Jlitorului

Piatra

Fig.4. a.Dispozitivul de susfinere alfevilor de extrac{ie; b. agdfdtorul; c.piatra.

115

111.2.2 Capete de eruptie

Capetele de eruptie reprezintii echipamentul de suprafata a! sondelor

in eruptie naturala, respectiv in eruptie artificiala. Uneori in definirea

capului de eruptie se include ~i dispozitivul de sustinere a! garniturii de tevi

de extractie.

Ansamblul format din capul de eruppe propriu-zis ~i dispozitivul de

sustinere a garniturii de tevi de extracpe indepline~te urmatoarele functii:

• e~eaza spatiul inelar !a suprafata;

• - sustine garnitura de tevi de extractie;

• dirijeaza ~i controleaza curgerea fluidelor prin tevile de extractie,

respectiv prin spatiul inelar;

• regleaza parametrii de productie ai sondei;

• permite omor§rea sondei;

• permite inchiderea sondei;

• permite efectuarea tratamentelor de stimulare a sondei;

• permite efectuarea lucrarilor de interventii in gaura de sonda;

• perrnite masurarea presiunii ~i temperaturii !a gura sondei.

Dispozitivul de suspendare a garniturii de tevi de extractie sau

tubing head-ul sau oala de etan~are se monteaza pe fl~a coloanei de

exploatare. Prin intermediul sau se suspenda garnitura de tevi de extractie ~i

se etan~eaza spatiu!ui inelar dintre aceasta ~i coloana de exploatare.

De asemenea, dispozitivul de suspendare a garniturii de tevi de

extractie este prevazut cu doua ie~iri laterale ~ezate !a 180° una fata de alta,

prevlizute cu ventile, manometru, etc.

Astfel, pe una dintre ie~iri, in afara de venti!e, mai este montat un

manometru care perrnite m!isurarea presiunii din coloana(fig.4a).

Pe cealaltii ie~ire se mai monteaza ~i un ventil cu sens unic sau

ruckschlag care permite trecerea fluidelor numai intr -un singur sens spre

coloana sondei.

114

16. Efectul curgerii bifazice asupra comportlirii filtrelor impachetate cu

pietri~ se prezinta in figura de mai jos. S-a observat di odatii cu

aparitia curgerii bif¢c.e._,§i at!!lgerea un!A deRit critic d~ lichid : ~~ ·- ·- - :

permeabilitatea in perforaturi scade puternic ca urmare a antrenlirii

nisipului din formatie.

=cl .a., ., __ ~c.

.ga 1L~ .,_ $c. J2 E = ::J

~ E ~

lnceputul curgerii blfazice

~ -Debitul de lichid

17. Metodele chimice de combatere a viiturilor de nisip presupun

injectarea in strat a unei solutii de consolidare pe baza de ra~ini sau

mase plastice care sa adere !a granulele de nisip din foimatie ~i sa

formeze o retea poros permeabiUi.

18. Procedeele de consolidare cu r~ini sunt in functie de tipul r~inii.

Astfel pentru r~ini activate intern procedeele sunt urmatoarele: l.se

injecteaza in stratul productiv un amestec format din pietri~, r~inii ~i

intliritor; 2.se injecteaza in stratul productiv un amestec format din

r~inii ~i intaritor.

Cand nl~ina este activatii extern se pot realiza de asemeanea doua

procedee de consolidare: 1. se injecteaza in stratul productiv un

amestec format din pietri~ ~i ra~ina dupa care se in,jecteaza ~i

intiiritorul; 2. se injecteazii in stratul productiv r~ina dupa care se

injecteaza ~i intaritorul.

99

11.6 Lucrarea de verificare

1. Sii se realizeze o comparatie intre deschiderea stratelor cu

presiuni mari ~i deschiderea stratelor cu presiuni mici.

2. Sii se compare modul de completare a sondelor in dreptul

stratelor productive pentru strate bine consolidate cu eel

corespunziltor stratelor slab consolidate.

3. Sil se evidenfieze problemele cauzate de viiturile de nisip ~i sa se

realizeze o analiza critica a metodelor de prevenire a viiturilor de

lllS!p.

Rezumat

Deschiderea ~i traversarea stratelor productive cuprind totalitatea

operatiilor efectuate .din momentul inceperii traversilrii stratului productiv ~i

panil in momentul punerii in productie a sondei. Aceste operatii se executil

in functie de presiunea Ia care se gasesc fluidele in porii rocii.

Prin urmare, in cazul stratelor cu presiuni mari se impune asigurarea

unei contrapresiuni(S-1 0 bar) suficiente pe strat atat in timpul forajului cat ~i

in timpul oricarei operapi care se efectueaza in sonda (de exemplu

manevrarea materialului tubular), in scopul prevenirii manifestiirilor

eruptive, eruptiilor libere ~i eruptiilor libere necontrolate. De asemenea, este

necesar sa se cunoascii semnele manifestiirilor eruptive, precum ~i masurile

care se iau pentru a se preveni eruptiile libere necontrolate. In cazul stratelor

depletate se mentine acei~i conditie de asigurare a unei contrapresiuni

asupra stratului, de~i acestea nu prezintii rise major de eruptie Iibera

necontrolatii. Problema care se pune in acest caz este de a preveni

contaminarea exageratii a zonei de strat din vecinatatea gaurii de sonda, ca

urmare a patrunderii filtratului din fluidul de foraj. In acest sens se prezintii

100

• se utilizeaza o ancorii hidraulicii montatii deasupra packerului

armat prin compresiune;

• se utilizeazii un pack~r cu arn:lar~ prin tractiune:

111.2.2.2 Exercitii 1

1. La o sondii se executil o operatie de acidizare. Pentru izolarea

spatiului inelar se utilizeaza un packer de tip Posi-Test, armat

prin compresiune. De asemenea, se cunosc urmiltoarele date:

• adancimea de fixare a packerului, H P = 2500 m;

• diametrul interior al coloanei de exploatare,D; = 0,127m;

• diametrul exterior a! tevilor de extracpe, d, =0,073m;

• diametrul interior a! tevilor de extractie, d; =0,0635m;

• presi unea Ia agregat, p a = 200 bar;

• presiunea in coloanilla suprafatii, p" = 0 bar;

• densitatea titeiului, p, = 850 kg/m3;

• densitatea solutiei acide, Pa = 1075 kg/m3;

• diferenta de temperatura intre fluidele din sondii ~i solutia

acida 11t = l5°C;

• foqa necesara comprimilrii garniturilor de cauciuc,

~ =30000N.

Se cere:

a. Sa se determine foqele care actioneaza asupra packerului.

b. Sa se determine greutatea tevilor in lichid ~i sa se compare cu

greutatea G care trebuie lasatii pe packer.

c. .Sa se studieze influenta presiunii din coloanil asupra

greutiitii G considerand urmatoarele valori ale presiunii din

coloana Ia suprafata p "' = 0 bar; p " 2 =50 bar; p "' = 90

bar.

d. In conditiile in care greutatea G este rriai mare ·&cat

greutatea tevilor in lichid, ce mils uri se recomandii?

113

E -mod~J~ll~i Young, E=2,1·1011 N/m2;

At - diferenta de temperatura intre. fluidul introdus in sonda ~i

fluidele din sonda, °C.

Rezultanta forfelor

Rezultanta foqelor care actioneaza asupra packerului, R este data de

suma foqelor mentionate mai sus tillftnd seama de sernn~l fieclirei forte.

R=F., -F2 -F3 -F.-Fb-F,+G (16)

Pentru ca packerul sll etan~eze in timpul operatiei respective este

necesar ca rezultanta foqelor care actioneaza asupra pakerului sa fie mai

mare sau eel putin egala cu forta de comprimare a garniturilor de cauciuc ale

packerului, ( R :?: Fe). Pornind de Ia aceastii conditie. se determina forta de

compresiune G care trebuie lllsata pe packer astfel meat acesta sa etan~eze .-;',:.

pe coloanii in timpul operatiei.

Prin urmare, forta de compresiune G se determinll cu relatia: ! - - ' . .

G:?:Fc -F.. +F2 +F3 +F. +Fb +F, (17)

Atunci cand forta de compresiune G , este mai mare decat greutatea ~; . '

tevilor in lichid G,, atunci insearnnii ell in timpul operatiei suma forte lor care

tind sa traga de packer in sus este mai mare dedit suma foqelor care apasii

pe packer, iar packerul nu et~ea2:ll pe co Joana in timpul operatiei.

Greutatea revilor in lie hid' este datil de relatia: · ..

G,,; a,H pPog(1- ;:) (18)

unde Po reprezintll densitatea otelului, Po = 7850 kg/m3:

In acestll situatie seyqr.lua urmatoarele masuri:

• se leaga un agregat Ia coloanll ~i se face presiune in spatiul

inelar ( in cazul coloilnelor relativ noi aflate in stare buna);

112

fenomenele care apar Ia nivelul stratului in timpul invadlirii acestuia de catre

fluidul de foraj ~i masurile care se pot lua pentru a preveni contarninarea

stratului productiv.

In continuare se prezinta metodele de completare a sondei Ia nivelul

stratului productiv in functie de gradul de consolidare a rocii din care este

constituit stratul productiv. Tot aici se prezinta avantajele ~i dezavantajele

acestora. In cazul stratelor slab consolidate trebuie sa se tina seama in

completarea sondei de viiturile de nisip care au o serie de efecte negative

asupra integritatii gaurii de sonda, productivitatii acesteia, precum ~i asupra

echipamcntului din sonda ~i de Ia suprafata. Pentru aceasta, in ultima parte a

unitatii de invatare se trateazli despre tipurile de nisip, cauzele ~i efectele

viiturilor de nisip, precum ~i desprc metodele de prevenire a acestora

Bibliografie II

I. Macovei, N.: Deschiderea stratelor productive, Editura Universitatii

Petrol- Gaze din Ploie~ti, 2008.

2. Minescu, F.: Fizico-chimia ziiciimintelor de hidrocarburi, vol.l,

Editura Universitatii Petrol- Gaze din Ploie~ti, 1994.

3. Nicolescu, N.: Interventii, reparatii ~i probe de productie Ia sonde,

Editura Didactica ~i Pedagogica, Bucure~ti, 1985.

4. Popescu, C., Coloja, M.P.: Extrac{ia fi{eiului ~i gaze/or asociate,

vol. 1,Editura Tehnicii, Bucure~ti, 1993.

' Tac.:~n., I.:EY!.racfia petro!uhd PregiJtirea sondelor pentru

exploatare ~i punere in producfie, Editura Tehnica, Bucure~ti, 1998.

101

Ptmo, Ptmi- presiunea medie in tevi in tlillpul operatiei, respectiv

presiunea medie in tevi inainte de operatie, Pa;

p <mo , p <mi- presiunea medie in spajiul inelar in timpul operatiei,

respectiv presiunea medie in spajiul inelar inainte de operatie, Pa.

4. For{ a de buclare sau de jlambaj in spiralii.

Foqa de buclare sau de flambaj in spira!a se determina cu ajutorul.

relatiei:

Fb = AP(i'.ptp -i'.p,p) (12)

unde AP este aria packerului, AP = : d;, m2; .

i'.p 'P- variatia presiunii in tevi Ia nivelul packerului, Pa

i'.p 'P- variatia presiunii in coloana Ia nivelul packerului, Pa.

i'.p'P = Ptpo- Ptpi ~Po+ PogHP- p,gHP =pa +gHp(Po- ,0,')(13)

i'.p,p = P<po- P,pi = P" + p,gHP- p,gHP =p" (14)

p tpo , p <po- presiunea in tevi, respectiv presiunea in coloana !a nivelul

packerului, in timpul operatiei, Pa;

p tpP p 'P'- presiunea in jevi, respectiv presiunea in coloana Ia nivelul

packerului, inainte de operape, Pa.

5. Forfa datoritii variafiei de temperatura, F,

F orta care apare in tevi din cauza diferentei de temperatura intre

fluidul introdus in sondli si fluidele din sonda se determina cu relatia: • ' ~ ·'' .- '. >

F, = aEa,llt (15)

unde a reprezi.ntli coeficit;ntul de dilatare, respectiv contractie specific, ' .• ;) ', -·i _l <{>

a =1,242·10-5 m/m C0;

111

Efortul radial este dat de relil.tia:

C1' = pd;l ' -· 2t/

iar efortullongitudinal de relatia:

. F CT1 = JICT, = -"

a,

(6)

(7)

Prin urmare, foqa de umflare pentru un element de teava de extractie este:

F.= 11 a,pd, . 2t

(8)

Atunci cand intreaga garnitura de tevi de extractie este supusa atat Ia

' presiune interioara cat ~i 1a presiune exterioari\, rezulta urmatoarea relatie de

calcul pentru foqa de umflare:

F.= J1 a,(t,ptmdi- /)p_~md.} 2t

unde J1 reprezinta coeficientul Poisson, 11 = 0,3 ;

. . .. 1' '1 7r(d2 d2) 2 a,- ana sectmnu p me a tevl or, a, = 4 , - 1 , m ;

. d '1 d, -d t- grosunea e perete a tevl or, t. 2

' , m;

/)p"" - variapa presiunii medii din tevile de extractie, Pa;

/:;p,m- variatia presiuniitnedii din spapul iJtelar, Pa;

f¥Jrm = P ... - Ptmi PJ'+P. +p.gHP •jO+O+p,gHP

2 2

gHP (p ) =p. +-2- • -p,

(9)

(10)

/;J.pcm = Pcmo- Pcmi P" +Pes+ p,gf!P

2 0+0+ p,gHP = p"(ll)

110

Ill. Completarea sonclelori· exploatate prin eruptie natura Ia

Cuprins

III.1 Obiective .................................................................. 104 III.2 Completarea soll.delor de mica ~i medie adancime exploatate prin eruptie naturala ................................................................. 105

III.2.1 Pack ere................................................................................ 106 II1.2.2.1 Calculul fixarii packeretor .................................. 107 III.2.2.2 Exercitii ! ............................................................. 113

III.2.2 Capete de e111ptie ................................................................. 114 III.2.3 Tevi de extracpe .................................................................. 120 III.2.4.Testul 1 .... ;.'.· ..... :;;,;).: .. ~; ....................... ~:; ................................ 124

III.3 Completarea sondelor de mare adancime exp1oatate prin eruptie natural a ................................................................................................... 125

III.3.1 Echipamentul de:suprafata ................................................... 125 III.3.2 Echipamentul d~,!idancime,, ............ , ................................... 126 III.3.3 Dete~ea deformapilor tevilor'de extractie ~i stabilirea lungimii niplelorin packer .............................................................. 133 III.3.4 Testu1.2 ................................................................................ 139 111.3.5 Exercitii 2 ................................... ·::.: ...................................... 140

III.4 Raspunsurilor testelor ~i exercipilor .............................................. 141 III.5 Lucrarea de verificare .................................................................... 147 Rezumat ......................................................................... 148 Bibliografie III ........................................................................................ 148

103

111.1 Obiective. j.' ~,t

Si -: ••

- ·-c ·:.-• -·-· ~ " _-:· - ' " - -.. ' . ~ " "". '~- '\. "'::·- -~ " . ' In cadrul acestei unitliti de inv1itaie se' preznit1i completarea sau

echiparea sondelor exploatate prin eruptie natural1i. Spre deosebire de

unitatea de invatare anterioara care prezenta completarea sondelor in dreptul

stratului productiv independent1i de sistemul de extractie al fluidelor,

aceast1i unitate de inv1itare prezint1i echipamentul din gaura de sond1i necesar

extractiei fluidelor produse de strat in cazul in care energia acestora este

suficient de mare astfel !neat acestea sii ajung1i Ia suprafat1i numai pe baza ''~T-;i:,;..-;~~ ..<:: .J!<: L ,- .. .- : ' .

acestei energii. Echipamentul din gaura de sondii se modific1i pe m1isur1i ce

sistemul de extracpe se schimb1i pe parcursul exploat1irii z1ic1imfu\.tului.

Obiectivele urmarite in cadrul acestei unit1iti de inv1itare sunt:

• Prezentarea schemelor de completare a sondelor

exploatate prin eruptie natural1i in functie. de adancimea ·. --,1 .~, •••

acestora;

• Prezentarea unor detalii in ceea ce prive§te echipamentul

utilizat in cadrul compieilirii sondei in eruptie n!!tural1i, . .

modul de functionare al acestuia, precum §i calculele

efectuate in vederea fixarii, respectiv dimension1irii

acestora.

in urma parcugerii acestei unitlip de inv1ifare, studentul intelege care

sunt principiile de baz1i in cazul complet1irii sondelor exploatate prin eruptie

naturalii, modul de functionare al echipamentelor folosite §i conditiile in

care acestea sunt utilizate. De asemenea, prin prezentarea algoritmilor de

calcul in ceea ce prive~te fixarea packerelor ~i dimensionarea niplurilor de

etan§are in packer se aduc detalii suplimentare asupra comportiirii

echipamentelor in diferite situatii reale care pot apare pe parcursul

exploat1irii sondei.

104

g- acceleratia gravitationalli, m/s2; · · :

H P - adancimea de fixare a packerului, m.

2. Forfa de compresiune G . '

Aceastli foqa trebuie s1i actioneze pe packer pentru fixarea §i

etan§area acestuia pe coloan1i. Pentru realizarea acestei forte de compresiune

se las1i pe packer o parte din greutatea garniturii de tevi cu care s-a introdus

acesta in sond1i.

,-,·.

3. For{a de umjlare F.

Foqa de urnflare rezultli din variatia presiunii din interiorul tevilor

de extractie. Aceastli presiune tinde pe de o parte s1i m1ireasc1i diametrul

tevilor de extractie, iar pe de alt~ parte sa le flambeze in spiiilii. Acestei

presiuni i se opune presiunea din spatiul inelar care in general nu este

suficient de mare pentru a contracara aceste deformatii. Prln urmare,

gamitura de tevi deformat1i tin de s1i se scurt~ze tr1igilnd in sus de packer.

Pentru determinarea foqei de umflare se consider1i un element de

teav1i de extractie de lungime l (fig.3). in interiorul acestui element

actioneazii presiunea interiora p . Ca urmare, in elementul de teava apare un

efort radial u, §i un efort longitudinal u1•

u, u,

t dl t

Fig.3. Schematizarea unui element de tubing supus preiiunii interioare.

'

I

109

4. Inainte de operatia de acidizare sonda este plina cu titei, iar in

tirnpul operapei, in spapul inelar se afla titei, iar prin tevile de

extractie se injecteaza acid.

Foqele care acponeazaasupra pacbrului sunt:

1. Forfe/e de presiune~,F2 §i F3 (fig.2)

Porta F. actioneaza in spatiul inelar deasupra:packerului, forta F2

actioneaza sub packer, iar forta F3 acpon:eaza asupra secpunii pline a

tevilor. Aceste forte se determina cu ajutorul'urmatmrrelor relatii de calcul:

F; = p (D2 ~d2)tr· cp J -· e 4

F2 = P1p(~2 -d2)tr ,. e 4

F, # P~p (J.; .:.. d~ )tr ' • • '4

'-~ -;t

Pep= P.,. -f P;gHP

Ptp = Pa +p.gHP

l..- (1)

(2)

(3)

(4)

(5)

unde p cp reprezinta presiunea in coloana Ia nivelul packerului, Pa;

pip- presiunea in tubing Ia nivelul packerului, Pa;

p"' - presiunea in coloana Ia suprafatll, Pa;

p a - presiunea Ia agregat, Pa;

D1- diametrul interior a! coloanei de exploatare, m;

d. - diametrul exterior a! tevilor de extractie, m; . '

d 1 - diametrul interior a! tevilor de extractie, m;

Pa- densitatea acidului, kglm3;

p,- densitatea titeiului, kg/m3;

108

111.2 Completarea sondelor.de mica ii medie adancime exploatate prin eruptie. naturala

Completarea sau echiparea sondelor de mica §i medie adancime,

exploatate prin eruptie naturall'l, se prezinta in figura L Conform schemei

prezentate in figura 1' echipamentul unei sonde exploatate prin eruptie

naturala se compune din: capul de eruppe, garnitura de fevi de extractie §i

packerul.

Capul ·de eruptie

M [XJ+t><J

;-;-::::;. .';-~

L_____J"

Gamitura de tevi de extractie

Coloana de exploatare

Packer

Perforaturi

Fig. I. Echipamentul unei sonde de midi# medie adiincime in eruptie natura/a.

105

111.2.1 Packere~ '·' , ·- i_,-~

Packerele sunt dispozitive care' au rolul de a izola spatiul inelar,

inrerupand astfel comunicati~ dintre teV:i ~i 'spa~ul inelar. Ele pot fi

introduse in sondli cu tevile de extracpe, cu cablul de perforare sau cu

garnitura de foraj.

Packerele se folosesc Ia o serie de operatii ca:

• testarea stratelor cu ajutorul probatorelor de strat;

• exploatarea simultana ~i separata a mai multor strate;

• injectia de abur;

• exploatarea sondelor prin gaz-lift;

• executarea unor operatii de injectie sub presiune in strat.

Packerele se clasifica dupa mai multe criterii dintre care se

menponeaza:

• dupa modul de actionare:

o packere mecanice;

o packere hidraulice;

o packere electrice;

o packere termice;

• dupa locul de fixare:

o packere de coloana;

o packere de formatie;

• dupa modul de utilizare:

o packere recuperabile;

o packere permanente;

• dupa numllrul garniturilor de tevi din sonda:

o packere simple care et~eaza numai pe o garnitura

de tevi;

o packere duale care etan~eaza pe doua garnituri de

tevi.

106

Packerele pennanente, o data introduse in gaura de sondli, nu mai

pot fi indeplirtate dedit prin frezare. Packerele recuperabile se introduc in

gaura de sonda ori de cate ori este necesar.

111.2.1.1 Calculul fixirii packerelor

Se considera un packer mecanic recuperabil de tip POSI-TEST cu

armare prin compresiune folosit la o operape de• acidizare. Calculul care

trebuie efectuaLin• vederea fixllrii acestui packer constll in determinarea

foqei de compresiune .necesarli armllrii ~i etan~llrii packerului pe coloana.

Pentru aceasta este necesar sa se determine fortele care actioneaza asupra

packerului, precum ~i rezultanta acestora care trebuie sa fie mai mare decat

forta de comprimare a garniturilor de cauciuc ale packerului.

G Pa Pes ---..------~~~~~~~~~~

Hp

d.

d,

___..r-:::::::::::: D, - t:E=:-:-:-:-:-

Ti!eifTi!ei

r====:=:=:=:i TileVAci<! ~:i:::~::::i : Tevilede extraqie

F1 Coloana de exploata~e

Packer

F2 ::J;:: PI!> ~

FJ

Fig.2. Schema unui packer fzxat in qoloana.

Ipoteze:

1. Se coilsiderll ca sens pozitivsenstil foqei gravitationale.

2. Diametrul interior ~i diametrul exterior ale tevilor de extractie

sunt egale cu diam.etrul; .interior ~i diametrul exterior ale tevii

packerului. '

3. Se considerli elise efectueaza o operape de acidizare.

107