forajul sondelor
-
Upload
tanase-carmen-melisa -
Category
Documents
-
view
288 -
download
17
description
Transcript of forajul sondelor
-
5/23/2018 forajul sondelor
1/78
1
PROIECT LA FORAJUL SONDELOR
Cuprins
CAPITOLUL I- Date si informatii generale despre sonda proiectata ................................................. 3
1.1. Tema proiectului .......................................................................................................................... 3
1.2.Adancimea celor 3 intervale ce vor urma sa fie sapate ................................................................ 3
1.3.Densitatea fluidului folosit la saparea celor trei intervale............................................................ 3
1.4.Apsareapesapa .......................................................................................................................... 3
1.5.Turatia sapei de foraj .................................................................................................................... 3
1.6.Presiunea la incrctor................................................................................................................. 3
1.7.Schema sondei proiectate ............................................................................................................ 4
CAPITOLUL II - GARNITURA DE FORAJ ........................................................................................... 6
2.1.Prajini de antrenare ...................................................................................................................... 6
2.2.Prajinile de foraj ............................................................................................................................ 7
2.3.Prajinile grele ................................................................................................................................ 8
2.4.Stabilire diametre standard si lungimile prajinilor de foraj si a prajinilor grele ........................... 8
III SOLICITARILE GARNITURII DE FORAJ ....................................................................................... 12
3.1.Solicitarile in timpul forajului ...................................................................................................... 12
3.1.1.Intindere si compresiune ................................................................................................... 12
3.1.2.Calculul solicitarii la torsiunea garniturii de foraj .............................................................. 14
3.1.3.Incovoierea garniturii de foraj: .......................................................................................... 16
3.1.4.Presiunea interioara si exterioara a garniturii de foraj ...................................................... 17
3.1.5.Calculul ........................................................................................................... 183.2.Calculul solicitarilor care apar in timpul extragerii garniturii de foraj fara circulatie ................. 19
3.2.2.Presiunea interioara si exterioara ...................................................................................... 203.2.3.Calculul ..................................................................................................... 20
3.3.Dimensionarea garniturii de foraj ............................................................................................... 20
3.4.Proceduri ..................................................................................................................................... 21
Capitolul IV - FLUIDE DE FORAJ ................................................................................................... 23
4.1. Proprietile fluidelor de foraj................................................................................................... 25
4.2.Volume de noroi necesare ......................................................................................................... 25
4.3.Tratamente si cantitati de maateriale ........................................................................................ 26
CAPITOLUL V - ARHITECTURA SONDEI ......................................................................................... 29
-
5/23/2018 forajul sondelor
2/78
2
5.1.Tubarea sondei. .......................................................................................................................... 29
5.1.1.Tipuri de coloane ............................................................................................................... 29
5.1.2. Stabilirea programului de constructie .............................................................................. 30
5.2.Calculul gradientilor de presiune: ............................................................................................... 31
5.3. Diametrul coloanelor si al sapelor. ............................................................................................ 33
5.3.1.Stabilirea jocurilor radiale si verificarea diametrelor sapelor ........................................... 34
5.4. Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare .......................................................................... 37
5.4.1. Calculul de rezistenta al coloanei de ancoraj .................................................................... 37
5.4.1.1. Presiuni in coloana de ancoraj ..................................................................................... 39
5.4.2 Calculul de rezistenta al coloanei intermediare. ............................................................... 41
5.4.2.1. Verificarea coloanei la solicitarea de intindere ........................................................... 44
5.4.2.2. Presiuni in coloana intermediara ................................................................................. 45
5.4.3. Calculul de rezistenta al coloanei de exploatare .............................................................. 46
5.4.3.1.Verificarea la solicitarea de intindere ........................................................................... 48
5.4.3.2 Presiuni in coloana de exploatare ................................................................................. 49
5.4.3.3.Proceduri ....................................................................................................................... 49
5.5. Cimentarea coloanelor de tubare .............................................................................................. 51
5.5.1.Cimentarea coloanei de ancoraj ........................................................................................ 52
5.5.2.Cimentarea coloanei intermediare .................................................................................... 57
5.5.3 Calculul cimentarii coloanei de exploatare in regim turbulent ......................................... 63
CAPITOLUL VI - Echipamentul de foraj ........................................................................................ 76
6.1. Alegerea garniturii de foraj ....................................................................................................... 76
6.2. Alegerea echipamentului de suprafata ...................................................................................... 76
-
5/23/2018 forajul sondelor
3/78
3
CAPITOLUL I- Date si informatii generale despre sonda proiectata
1.1. Tema proiectului
S se proiecteze o sond n foraj cunoscandu-se datele urmtoare:
N=21
1.2.Adancimea celor 3 intervale ce vor urma sa fie sapate
Adancimea spat pentru coloana de ancoraj este:
Ha =500+25N=500+2521=1025m
Adancimea spat pentru coloana intermediar:
Hi=1600+35N=1600+3521=2355m
Adancimea spat pentru coloana de exploatare:
He=2300+20N=2300+2021=2720m
1.3. Densitatea fluidului folosit la saparea celor trei intervale
(0-1025m) coloana de ancoraj:
a=1150+2N=1150+221=1192Kg/m3
(1025-2335) coloana intermediara:
i=1250+5N=1250+521=1355Kg/m3
(2335-2720) coloana de exploatare:
e=1400+20N=1400+1021=1610 Kg/m3
1.4.Apsarea pe sapa
Gs=125+N=125+21=146 KN
1.5.Turatia sapei de forajn=80+N=80+21=101 rot/min
1.6.Presiunea la incrctor
Pi=110+N=110+21=131 bar
-
5/23/2018 forajul sondelor
4/78
4
1.7.Schema sondei proiectate
Coloana de ancoraj:
Coloana de ancoraj este destinata consolidarii formatiunilor de suprafata , lungimea
sa este cuprinsa de obicei intre 100-1000 m , in cazul nostru 1025m .Ea serveste, intre altele
ca support pentru celelalte coloane si pentru instalatia de prevenire a eruptiilor.
Coloana intermediara:
Este nenecesara pentru izolarea stratelor sau a fluidelor continute in ele care pun
probleme la continuarea forajului in conditii normale. Spre exemplu prezenta unor roci in
profilul sondei , cu stabilitate redusa ori prezenta unor strate slab consolidate sau care
contin fluide cu presiuni anormale (mari sau mici).
Coloana de ancoraj (Da, Ha ,Dsa n)
Coloana intermediara (Di, Hi ,Dsi n)
Coloana de exploatare (De, He ,Dsen)
-
5/23/2018 forajul sondelor
5/78
5
Coloana de exploatare:
Permite izolarea stratelor productive in interiorul acesteia se introduce tubincul care
permite aducerea fluidelor din stratul productiv la suprafata.
Coloanele sunt cimentate cu o pasta de ciment plasata in spatial inelar dintre gaurade sonda si coloana respective.
Inaintea inceperi forajului se va plasa o coloana conductor.
-
5/23/2018 forajul sondelor
6/78
6
CAPITOLUL II - GARNITURA DE FORAJ
In cazul de fata folosindu-se forajul cu masa rotativa garniture de prajini vareprezenta arborele de transmisie a miscarii de rotatie, provenita de la masa rotativa , la
sapa, prin intermediul ei se transmite energia necesara dislocarii rocii din talpa sondei.
Garnitura de foraj este alcatuita din prajina de antrenare ,prajini de foraj, prajini
intermediare, prajini grele si sapa. Miscarea de rotatie a masei rotative se va transmite la
sapa in ordinea urmatoare prajina de antrenare cu profil hexagonal va primi miscarea de
rotatie de la masa rotativa care o va transmite mai departe prajinilor de foraj. De la prajinile
de foraj va fi transmisa la prajinile intermediare iar apoi la cele grele iar la randui sapei de
foraj . Actiunea combinata a apasarii pe sapa Gssi a turatiei n permite sapelor sa disloceroca in cazul sapelor cu role roca va fi dislocate prin sfarmare , in cazul salapelor cu
diamante impregnate prin erodare, iar in cazul celor cu diamante insertate prin erodare si
aschiere. Garnitura de foraj este folosita inafara forajului propriu zis si la alte
operatiuni cum ar fi omorarea sondei in situatiile eruptive , instrumentatii, probarea
stratelor presupuse productive, efectuarea operatiilor de carotaj,cimentarea linerelor,
formarea dopurilor de ciment etc.
La forarea acestei sonde se vor folosi:
2.1.Prajini de antrenare
Prin forma ei profilata prajina de antrenare preia miscarea de rotatie de la masa
roatativa si o transmite spre sapa prin intermediul restului garniturii de foraj. Pe masura ce
sapa avanseaza prajina de antrenare va culisa prin masa rotativa.
La saparea celor 3 intervale se vor folosi prajini de antrenare dupa cum urmeaza :
- pentru primul interval 01025 m se utilizeaza prajini de antrenare cu profil
hexagonal cu :
- diametrul nominal - Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG - Imbinarea inferioara (cepul) de tipul 5 FH
S-a optat pentru prajini cu profil hexagonal deoarece se uzeaza uniform, momentul
de torsiune se transmite pe o suprafata mai mare , sunt mai rezistente .
-
5/23/2018 forajul sondelor
7/78
7
- pentru intervalul 10252335 m
- diametrul nominal - Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG
- Imbinarea inferioara (cepul) de tipul NC 46 (4 IF)
- pentru intervalul 23352720 m
- diametrul nominal - Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG - Imbinarea inferioara (cepul) de tipul NC 50 (4 IF)
in continuare se va prezenta o schema a prajinilor de antrenare cu profil hexagonal:
2.2.Prajinile de foraj
O prajina de foraj are in compozitie 3 elemente : corpul sau teava prajinii prevazuta
la un capat cu cep iar la celalalt cu cep .
Prajinile de foraj se fabrica prin laminare iar capetele fiind ingrosate prin presare
ulterioara la cald
Institutul American de Petrol API a definit 4 tipuri de clase de rezistenta E-75, X-95,
G-105, S-135. Clasa cea mai folosita este clasa E-75 daca rezistenta acestei clase nu este
suficienta atunci se vor folosi prajinile dintr-o clasa superioara.
-
5/23/2018 forajul sondelor
8/78
8
2.3.Prajinile grele
Rolul prajinilor grele este cel de a conditiona utilizarea in vune conditii a
intrumentului de dislocare . mai mult ele trebuie sa raspunda si unor constrangeri legate de:
- Diametrul gaurii de sonda- Pierderile minimale de sarncina- Rezistenta la flambaj- rigiditatea
Prajinile grele uzoale sunt cilindrice cu lungimea de 9 m avand la un capat cep si
la celalalt mufa ambele taiate din corp.
2.4.Stabilire diametre standard si lungimile prajinilor de foraj si a prajinilor grele
Diametrul prajinilor de foraj
Petru intervalul 0-1025m
Acest interval se va sapa cu o sapa cu diametrul Ds=15 in (393.7 mm). Deci se va adopta un
diametru standard conform tabelului:
Diametrusapei(Ds)
(mm)135-175 176-200 200-250 250-400 Peste 400
Diametrulprajinilor (Dp)
(in)3 1/2 4-41/2 41/2-5 5-51/2 51/2-64/8
Diametrul exteterior al prajinilor de foraj: Dpstas=5 in(127mm), grosimea de perete
t=9,15 mm, masa unitara qp=29,02 kgm, tipul imbinarii 51/2in FH.
-
5/23/2018 forajul sondelor
9/78
9
Lungimea prajinilor de foraj
Lp=H-lg=1025-53=972 m
Se vor utiliza 108 bucati prajini de foraj.
Diametrul prajinilor grele
Diametrul optim al prajinilor de foraj este aproximativ 75% din diametrul sapei
-diametrul maxim al prajinilor grele:
Dgmax=Ds-1 in=393,7-25,4=368,3 mm
-diametrul calculate al prajinilor grele
Dg=0,75Ds=0,75393,7=295,27 mm
Se va adopta un diametru standard pentru prajinile grele de foraj :
Dstas=11 in (279.4mm)
Penreu acest diametru avem :
Diametru interior: dg=76,2 mm ,imbinarea NC 77, masa unitara qp=444.5 kgm
Lungimea prajinilor grele
Lungimea intregului ansamblu de prajini grele se determina din conditia ca apasarea
pe sapa Gssa fie reazlizata cu aproximativ 75% din greutatea lor.
Deoarece o prajina grea are 9 m se vor utiliza 6 prajini grele.
Pentru intervalul (1025-2335m)- colane intermediara:
Pentru acest interval se va utiliza o sapa cu diametrul Ds=95/8(245mm).
Diametrul prajinilor de foraj:
Dp=41/2..5 in se va allege Dpstas=4
1/2
Pentru acest diametru avem : grosimea de perete t=8,56 mm , qp=24,70 kgm, tip
imbinare NC 385H.
Lungimea prajinilor de foraj:
Lpi=2335-136=2199m
-
5/23/2018 forajul sondelor
10/78
10
Diametrul prajinilor grele:
Diametrul maxim la prajinilor de foraj:
Dpmax=Ds-1in=245-25,4=219.6mm
Diametrul calculate al prajinilor grele:
Dg=0,75Ds=0,75245=183,75mm
Diametru stas al prajinilor grele:
Dpstas=71/4in (184,2mm)
Pentru acest diametru avem : diametru interior dg=71,5mm, imbinarea NC50, qg=177,6 Kgm
Lungimea prajinilor grele:
Se vor utiliza 16 bucati.
Pentru intervalul (2335-2720m)- colanda de exploatare:
Pentru acest interval se va utiliza o sapa cu diametrul Ds=63/4(245mm).
Diametrul prajinilor de foraj:
Dp=441/2in se va allege Dpstas=4
1/2(114,3mm)
Pentru acest diametru avem : grosimea de perete t=8,56 mm , qp=20,83 kgm, tip
imbinare NC 50H.diametru interior dp=97,18 mm
Lungimea prajinilor de foraj:
Lpi=2720-203=2517m
Diametrul prajinilor grele:
Diametrul maxim la prajinilor de foraj:
Dpmax=Ds-1in=171,5-25,4=146,1mm
Diametrul calculate al prajinilor grele:
Dg=0,75Ds=0,75171,5=128,6mm
-
5/23/2018 forajul sondelor
11/78
11
Diametru stas al prajinilor grele:
Dpstas=6 in (152,4mm)
Pentru acest diametru avem : diametru interior dg=57,2 mm, imbinarea NC44, qg=123,1
Kg/m
Lungimea prajinilor grele:
Se vor utiliza 23 bucati.
-
5/23/2018 forajul sondelor
12/78
12
III SOLICITARILE GARNITURII DE FORAJ
Ca urmare a lucrului neuniform al sapei pe talpa, a rotirii garniturii de foraj a
pulsatiilor pompelor de noroi, in timpul forajului toate solicitarile au practice un character
variabil. In general , solicitawrile se accentueaza cu adincimea si sunt mai severe in zonele
curbate. Sunt situatii in cand garniture este supusa la solicitari dinamice de soc: degajarea
prin bataie cu geala, intepenirea ori desprinderea brusca in timpul rotirii , scaparea pe o
anumita inaltime etc.
Principalele solicitari la care sunt supuse diferitele elemente ale garniturii de foraj
sunt:
- tractiunea- torsiunea- presiunea exterioara- presiunea interioara- solicitarile combinate : tractiune-torsiune sau tractiune-presiuneAtunci cand sonda este curbata , ori cand isi pierde , in timpul lucrului, forma
rectilinie de echilibru stabil, ca si atunci cand este supusa vibratiilor transversal, garniture
de foraj este supusa solicitarii de incovoiere.
3.1.Solicitarile in timpul forajului
3.1.1.Intindere si compresiune
Solicitarea la intindere este create de : greutatea proprie a prajinilor , greutatea
ansamblurilor introduce in sonda, fortele de frecare cu peretii si cu noroiul din
sonda, fortele de frecare cu peretii si cu noroiul din sonda; fortele de inertie din
timpul manevrei; fortele de presiune create de prezentza si circulatia noroiului; forta
suplimentara de tractiune in cazul degajarii unei garniture prinse.
-
5/23/2018 forajul sondelor
13/78
13
Greutatea prajinilor de foraj:
Gp=qpglp( =408,8 KNGreutatea prajinilor grele de foraj:
Gg=qgglg( =194,6 KN
Aria prajinilor de foraj respective cea a prajinilor grele:
= ( )
=
( )
Calculul solicitarii la intinderesi compresiune :
Calculul fortelor care actioneaza pe garnitura de foraj:
( )
( )
-
5/23/2018 forajul sondelor
14/78
14
3.1.2.Calculul solicitarii la torsiunea garniturii de foraj
Garnitura de foraj estesolicitata la torsiune in timpul procesului de foraj sau carotaj,
in cursulunor instrumentatii etc.
Solicitarea de torsiune in sectiunea 3-3:
Calculul momentului la sapa care este egal cu momentul de torsiune in sectiunea 3-
3:
Calculul modulului de rezistenta polar al materialului prajinilor grele in cazul nostru
otel :
3 3
2 2
1 1
-
5/23/2018 forajul sondelor
15/78
15
Solicitarea de torsiune in sectiunea 2-2:
Momentul de torsiune in sectiunea 2-2:
Momentul la rotirea garniturii de foraj:
Puterea necesara la rotirea prajinilor grele:
Solicitarea de torsiune in sectiunea 1-1:
Momentul in sectiunea 1-1 este egal cu momentul la masa rotativa :
Momentul de rotire in sectiunea 1-1:
Puterea necesara rotirii garniturii de foraj in sectiunea 1-1:
( )
-
5/23/2018 forajul sondelor
16/78
16
Calculul modulului de rezistenta polar al prajinilor de foraj:
3.1.3.Incovoierea garniturii de foraj
Garnitura de foraj este solicitata la incovoierea atunci cand sonda este curbata, cand isi
pierde forma rectilinie de echilibru stabil ori atunci cand este supusa la vibratii transversal.
Solicitarea la incovoiere
(explicitare ls)
E- modulul de elasticitate longitudinal al materialului:
Imomentul de inertie axial:
-
5/23/2018 forajul sondelor
17/78
17
viteza unghiulara:
3.1.4.Presiunea interioara si exterioara a garniturii de foraj
Exista anumite situatii in timpul forajului cand presiunea din interiorul garniturii de
foraj este mai mare decat cea din exterior. Spre exemplu atunci cand se incearca obtinerea
circulatiei intr-o sonda cu garniture prinsa sau infundata. Sau la cimentarea sub presiune a
unui strat, la probarea unui liner ori a unui strat cu ajutorul prajinilor , presiunea din
interiorul aacestora este mai mare decat cea din exterior . Totusi, presiunile interioareintalnite in mod current nu sunt periculoase .Insa in combinatie cu celelalte solicitari efectul
lor nu trebuie omis.
Sectiunea 1-1
Raza interioara a prajinilor de foraj:
-
5/23/2018 forajul sondelor
18/78
18
Raza exterioara a prajinilor de foraj:
Presiunea exterioara este egala cu presiunea interioara si cu cea la incarcator:
Sectiunea 2-2
Raza interioara a prajinilor grele:
Raza exterioara a prajinilor grele:
Presiunea exterioara este egala cu presiunea interioara si cu cea la incarcator:
3.1.5.Calculul
In vederea stabilirii clasei mateliarului din care va fi realizata garnitura de foraj se va
calcula
-
5/23/2018 forajul sondelor
19/78
19
3.2.Calculul solicitarilor care apar in timpul extragerii garniturii de foraj fara circulatie
3.2.1.Tractiune
( )
scoeficientul de frecare al lui Poisson, s= 0,15
aacceleratia la extragere a garniturii de foraj , a=0,4 m/s
densitatea otelului , densiteatea fluidului de foraj,
-
5/23/2018 forajul sondelor
20/78
20
3.2.2.Presiunea interioara si exterioara
3.2.3.Calculul
3.3.Dimensionarea garniturii de foraj
Se va compara : cu adica : Petru dimensionare se va allege
-
5/23/2018 forajul sondelor
21/78
21
Rp,02limita la curgere a matarialului
Se va adopta pentru fabricarea garniturii de foraj otelul din clasa E-75
In timpul forajului In timpul extragerii
1-1
2-2
3-3
1-1
2-2
3-3
z 13,69 -40,18 -52,33 208,31 - 0
i 12,75 - - 0 0 0
ax 13,69 -40,18 -52,33 208,31 - 0
t -131 -131 -131 -42,959 -42,959 -42,959
12,75 25,81 16,20 0 0 0
ech 174 251,26
3.4.Proceduri
Dupa stabilirea garniturilor de foraj necesare saparii intervalelor celor trei intervale
se va da comanda de la fabricant la timpul folosirii lor.
Transportul garniturii de foraj se va transporta de la fabricant la locul unde se va spa
sonda cu peridocul sau platform in functie de mijlocul de transport pus la dispozitie debenificiar. Cand aceasta va ajunge la sonda se verifica buletinul care contine informatii
despre garniture de foraj ( diameter nominale lungimi gradul materialului etc) , se masoara
apoi lungimea prajinilor de foraj si a celor grele dupa care se sabloneaza . Sablonarea consta
in introducerea unui dispozitiv special in interiorul prajinilor pentru a se verifica daca
prajinile de foraj au venit cu defecte din fabrica ( turtite , denivelari etc) . Dupa aceste
verificari se va mai face si o verificare la presiune interioara in cazul in care aceasta nu s-a
realizat la fabricant.
Dupa incheierea tuturor testelor prajinile se vor aseza pe rampa special amenajata
cu ajutorul unei macarale dpa care se vor pune tot cu ajutorul macaralei la deget la
-
5/23/2018 forajul sondelor
22/78
22
podul podarului urmand apoi sa fie introduse bucata cu bucata in timpul forajului. Inainte de
a introduce garnitua in sonda se vor trece intr-un tabl serioa si numarul componentei
introduce in sonda.
Daca apare vreo defectiune ( ruperea unei prajini, spargerea, spiruirea etc) sau daca
este necesar sa se inlocuiasca sapa de foraj prajinile de foraj se vor scoate afara in pas ( 3
bucati) si se desfileteaza dupa care se aseaza la deget la podulpodarului.
-
5/23/2018 forajul sondelor
23/78
23
Capitolul IV - FLUIDE DE FORAJ
Fluidului de foraj i se atribuie, n prezent, urmtoarele roluri principale:
Hidrodinamic. Dup ieirea din duzele sapei, fluidul cur particulele de rocdislocat de pe talpa sondei i le transport la suprafa, unde sunt
ndeprtate.
Hidrostatic. Prin contrapresiunea creat asupra pereilor, el mpiedicsurparea rocilor slab consolidate i ptrunderea nedorit n sond a fluidelor
din formaiunile traversate.
De colmatare. Datorit diferenei de presiune sond-straturi, n dreptulrocilor permeabile se depune prin filtrare o turt din particule solide, care
consolideaz pietriurile, nisipurile i alte roci slab cimentate sau fisurate.Totodat, turta de colmatare reduce frecrile dintre garnitura de foraj sau
coloana de burlane i rocile din perei, diminueaz uzura prjinilor i a
racordurilor.
De rcire i lubrifiere. Fluidul de circulaie rcete i lubrifiaz elementeleactive ale elementului de dislocare, prjinile, lagrele sapelor cu role i
lagrele motoarelor de fund.
Motrice. Cnd se foreaz cu motoare de fund, hidraulice sau pneumatice,fluidul de foraj constituie agentul de transmitere a energiei de la suprafa lamotorul aflat deasupra sapei.
Informativ. Urmrind fluidul de circulaie la ieirea din sond i detritusuladus la suprafa, se obin informaii asupra rocilor interceptate i asupra
fluidelor din porii lor.
n anumite situaii, fluidul de foraj poate ndeplinii i alte atribuii: plasarea pastei de
ciment n spaiul ce urmeaz s fie cimentat, antrenarea unor scule de instrumentaie,
degajarea garniturilor de foraj prinse, asigurarea presiunii necesare ntre coloana de
exploatare i tubingul suspendat n packer, omorrea sondei.
Fluidul de foraj trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:
fluidul ales nu trebuie s afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate; s-i pstreze proprietile, n limite acceptabile, la contaminare; s-i menin nsuirile tehnologice la temperaturile i presiunile ridicate ce
vor fi ntlnite n sonde i la variaiile lor din circuit;
s permit investigarea geofizic a rocilor i fluidelor coninute n porii lor; s previn coroziunea i eroziunea echipamentului de sond; s menin n suspensie particulele de roc neevacuate, n timpul
ntreruperilor de circulaie;
-
5/23/2018 forajul sondelor
24/78
24
s conserve permeabilitatea straturilor productive deschise; s nu fie toxic sau inflamabil i s nu polueze mediul nconjurtor i apele
freatice;
s fie uor de preparat, manipulat, ntreinut i curat de gaze sau detritus; s permit sau chiar s favorizeze obinerea de viteze de avansare a sapei ct
mai mari;
s fie ieftin, s nu reclame aditivi deficitari i greu de procurat, iar pomparealui s aib loc cu cheltuieli minime.
Este nerealist s se ncerce prepararea unui fluid care s rspund la toate aceste
condiii i atribuii. Pentru o anumit situaie concret se alege fluidul cel mai convenabil.
3.2. Tipuri de fluide :
Pentru adancimea forata la aceast sond pn la 2720 m avem nevoie de un noroi
natural pentru primul interval, de un noroi inhibitiv pentru al doilea interval si al treilea.
Fluidele de foraj dispersate au la baz sistemul dispersat ap-argil. Constituite din
materiale ieftine i uor de procurat, ele posed practic toate nsuirile necesare forajului.
De aceea, sunt cele mai rspndite fluide de circulaie.
Ele sunt preparate la suprafa din argile bentonitice, uneori activate, cu bune
proprieti coloidale, dar nglobeaz i particule argiloase sau inerte din rocile traversate.
Prin urmare, aceste fluide, nu sunt doar dispersate, ci i dispersive.
Interval forat Gradientul de presiune Tip fluid Densitatea fluidului
m bar/10m ------ Kg/m3
0-1025 0,11 Dispersat 1192
1025-2335 0,13 Inhibitiv 1355
2335-2720 0,19 Inhibitiv 1610
-
5/23/2018 forajul sondelor
25/78
25
4.1. Proprietile fluidelor de foraj:
Compoziia, calitile sau carenele unui fluid de foraj sunt definite printr-o serie de
proprieti, unele dintre ele comune tuturor tipurilor de fluide, altele specifice numai
anumitor categorii. O parte (densitatea, coninutul de gaze, rezistivitatea .a.) se msoar ise nregistreaz la sond i n mod continuu; celelalte sunt msurate numai intermitent, la
sond orin laborator.
Proprietatile reologice ale fluidelor de foraj
Pentru primul interval 23352720 m
- vascozitatea plastica.
- tensiunea dinamica de forfecare.
Pentru intervalul 10252335 m
- vascozitatea plastica.
- tensiunea dinamica de forfecare.
Pentru intervalul 01025 m
- vascozitatea plastica.
- tensiunea dinamica de forfecare.
4.2.Volume de noroi necesare :
a. Intervalul 0-1025 m :K = 2....3
-
5/23/2018 forajul sondelor
26/78
26
b. Intervalul 1025 - 2335 m :
c. Intervalul 2335 - 2720m :
4.3.Tratamente si cantitati de maateriale:
Densitatile componentelor fluidului de foraj
- Densitatea apei , ;- Densitatea argilei, ;- Densitatea baritei, Pentru cele 3 intervale vom aveava urmatoarele cantitati de maateriale
Volumele de argila pentru cele trei intervale sunt:
-
5/23/2018 forajul sondelor
27/78
27
Masa de barita necesara prepararii fluidului de foraj necesar la forarea celor trei
intervale este:
Volumele de barita pentru cele trei intervale sunt:
Volumul de apa necesar prepararii noroaielor pentru cele 3 intervale:
() ()
() Dupa cum s-a aratat mai sus in tabel pentru saparea clor trei intervale se va utiliza tei tipuride noroaie pentru primul interval sapat (0 - 1025 m) , intervalul sapat pentru coloana de ancoraj, la
saparea lui se va folosi un fluid dispersat.
Pentru celelalte intervle (1025-2355 m ) si (2355 - 2720m) sapate pentru fixarea coloanei
intermediare respectiv de exploatare se va utiliza fluide de foraj inhibitive pe baza de ioni de K .
Aceste fluide au la baza sistemul apa-argila care asigura in plus stabilitate sistemului si
imprimarea unui puternic caracterinhibitiv mediului apos , acest rol este indeplinit de adaosul de
electroliti, polimeri de protectie , substante tensioactive, anumiti fluidizanti, substantehidrofobizante.
-
5/23/2018 forajul sondelor
28/78
28
Se va utiliza o varianta de fluid cu clorura de potasiu si fluidizanti inhibatori, denumit INHIB-
KCl. Acesta este un amestec de lignosulfonati, humati si dicromati, care amplifica efectul inhibitiv al
ionului de potasiu; rezultatele procesului sunt :
- provenirea dispersarii detritusului argilos ( prin adsorbtie la suprafata acestuia);
- scaderea vascozitatii si gelatiei, datorita fixarii pe particulele elementare de argila,
reducand fortele de atractie dintre aceastea;
- micsorarea filtratului fluidului de foraj prin impermeabilizarea turtei de colmatare;
- marirea stabi;itatii termicie pana la 180...200 C.
la preparearea fluidelor pentru cele doua intervale se pleaca de la solutia diluata de argila
bentonitica prehidratata
la care se adauga :
- 45 INHIB; 120 KCl; 4 NaOH; pnetru a mentine pH-ul sistemului intre9,5...11; un coloid organic 10
carboximetilceluloza; o substanta tensioactiva nenionica pentrureducearea tenisunii interfaciale 10
EGOP-glicoli oxipropilati0; un antispumant CSF-1,7 ; si motorina 25 pentru imbuntatatirea proprietatilor de filtarare si lubrifiere .
Pentru fiecare metru forat se adauga 1....2 kg KCl deoarece in filtrat trebuie sa existe
permanent un exces de ioni de K+.
-
5/23/2018 forajul sondelor
29/78
29
CAPITOLUL V - ARHITECTURA SONDEI
5.1.Tubarea sondei.
Gaura de sonda forata in scoarta terestra perturba echilibrul natural al acesteia din
urma.In cazul unor roci precum petrisurilor, nisipurile rocile fisurate, mmarnele si argilele
hidratabile, sarea gema, anhidritele etc. apar fenomene de instabilitate a gaurii de sonda
chiar in timpul forajului. Din acest motiv este nevoie de un program de constructiecare sa-i
ofere acesteia conditii si siguranta in exploatare.
Programul de constructie cuprinde:
- programul de tubare-adancimea de introducere a coloanelor de tubare;
- diametrul si grosimea burlanelor,
-calitatea otelului
-tipul imbinarilor etc.
- programul de sape:
- tipuri;
- diametre
- programul de cimentare
- tipul pastei
- intervalul cimentarii etc.
5.1.1.Tipuri de coloane
Inainte de inceperea forajului propriu-zis se realizeaza manual sau mecanic o
deschidere de sectiune circular sau patrata de 0,8 - 1 m cu adancimea de 36 m in care se
introduce un burlan de table din otel cu diametrul de 500700 mm care constituiecoloana de ghidare. Se stabileste o coloana de ghidare de 444 mm.
Apoi vor urma coloanele :
Coloanele de ancoraj adancimea de fixare a coloanei de ancoraj este de 1025 m .
Functiile principale ale acestei coloane sunt:
- consolideaza gaura de sonda in zonele de suprafata- constituie un support pentru instalatiile de prevenire a eruptiilor- constituie un support pentru coloanele urmatoare
-
5/23/2018 forajul sondelor
30/78
30
Coloanele intermediare adancimea de fiaxare a coloanelor intermediare este de
2335 m aceste
coloane sunt introduce pentru:
- izolarea stratelor in care se produc pierderi de flui de foraj- izolarea stratelor cu presiuni ridicate- izolarea masivelor de sare- izolarea sondelor care contin roci cu stabilitate redusaColoanele de exploatare adancimea de introducere este de 2720 m si indeplineste
urmatoarele functii:
- premite deplasarea fluidelor exploatate de la nivelul stratului productive pana lasuprafata
prin intermediul coloanei de extractive;
- asigura realizarea unor operatii privind imbunatatirea procesului de exploatarefisuri,
acidizari, interventii etc.
- previne surparea stratului in cazul in care acesta este alcatuit din roci instabile.Diametrul acestei coloane a fost stabilit in functie de debitul de fluide ce urmeaza safie extrase,
diametrul stabilit in cazul nostru este 5 in deci debitul de fluid asteptat este mai mare de
150 .5.1.2.Stabilirea programului de constructie
La stabilirea programului de constructie a acestei sonde se are in vedere mai multi
factori geologici si tehnologici :
Adancimea proiectata.Sonda proiectata este de adancimie medie (2720 m) cu o
constructive nu prea complexa cu un numar redus de coloane cu diametrul si grosimea
burlanelor mici.
Conditiile gelologice.Programul de constructive al sondei este influentat in mod
hotarator de : natura si proprietatile fizico-mecanice ale rocilor traversate de sonda
prezenta si natura fluidelor din porii rocii presiunea din pori si presiunea de fisurare.
-
5/23/2018 forajul sondelor
31/78
31
Preofilul spatial al sondei.Adancimea de tubare a coloanelor , marimea jocurlor
radiale burlanepretii sondei, grosimea de prete a burlanelor sunt influentate in mod
essential de traiectul gaurii de sonda : in acest caz sonda este verticala fara problem.
Alcatuirea programului de constructive incepe cu: determinarea numarului de
coloane care se va stabili in functie de gradul de rezistenta al matarialul ales; si a
adancimilor de introducere ( deja cunoscute prin tema de proiect).
O prima regula care trebuie respectata de-a lungul intervalelor netubate este :
5.2.Calculul gradientilor de presiune:
Pentru adancimea 1025 m(adancimea de introducere a coloanelor de
ancoraj):
Gradientul presinii fluidului din porii rocii:
Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:
Gradientul presiunii de fisurare:
Impus prin tema de proiect se va calcula:
-
5/23/2018 forajul sondelor
32/78
32
Deci se respecta conditia : ; 0.10 < 0.11
-
5/23/2018 forajul sondelor
33/78
33
Gradientul presiunii de fisurare:
Impus prin tema de proiect se va calcula:
Deci se respecta conditia : ; 0.15 < 0.16 150
Dcmm (in) 114,3(4 1/2 )
127..141,3(5..5 1/2)
152,4.168,3(5..6 5/8)
Diametrele celorlalte coloane si ale sapelor aferente se stabiliesc, intr-un processunic, prin utilizarea metodei de jos in sus.
Intre peretii sondei si cei ai coloanelor de burlane, trebuie sa existe un joc radial ,
respective o ratie de tubare R suficient de mari pentru introducerea fara dificultati a
coloanei si pentru o cimentare eficienta a spatiului inelar.
-
5/23/2018 forajul sondelor
34/78
34
5.3.1.Stabilirea jocurilor radiale si verificarea diametrelor sapelor
Conform metodei de jos in sus :
Pentru coloana de exploatare:
Se cunoaste diametrul exterior al coloanei:
Se va alege diametrul Stas al mufei se va utiliza mufa tip Buttress:
Diametrul
coloanei
Diametrul mufei
(imbinarenormala
si Buttress)
Diametrul mufei
(imbinareExtreme
Line)
Diametrul sapei
In (mm) In (mm) In (mm) in mm5
(127)5,563
(141,3)5,36
(136,1)6
6 3/86 6
158,8161,9165,1171,5
Deci s-a ales diametrul mufei ( imbinare normal si Buttress) de 141,3 mm Alegerea jocului radial:
Dc , in 4 -6 5/8
5 -6 5/8
77 5/8
8 5/89 5/8
10 11
12 14
1620, mm 7 - 10 1015 15 - 20 20 - 25 2535 3540 40 - 60
S-a ales Diametrul sapei:
Diametrul Stas al sapei:
Ratia de tubare:
-
5/23/2018 forajul sondelor
35/78
35
Pentru coloana intermediara:
Se cunoaste diametrul exterior al coloanei:
Se va alege diametrul Stas al mufei se va utiliza mufa tip Buttress:
Diametrulcoloanei
Diametrul mufei(imbinarenormala
si Buttress)
Diametrul mufei(imbinareExtreme
Line)
Diametrul sapei
In (mm) In (mm) In (mm) in mm
7 5/8(193,7)
8 (215,9)
8,01(203,5)
8 9 5/89 7/8
10 5/8
222,3244,5250,8269,9
Deci s-a ales diametrul mufei ( imbinare normal si Buttress) de 215,9 mm
Alegerea jocului radial:
Dc , in 4 -6 5/8
5 -6 5/8
77 5/8
8 5/89 5/8
10 11
12 14
1620, mm 7 - 10 1015 15 - 20 20 - 25 2535 3540 40 - 60
S-a ales
Diametrul sapei:
Diametrul Stas al sapei:
Ratia de tubare:
-
5/23/2018 forajul sondelor
36/78
36
Pentru coloana de ancoraj:
Se cunoaste diametrul exterior al coloanei:
Se va alege diametrul Stas al mufei se va utiliza mufa tip Buttress:
Diametrulcoloanei
Diametrul mufei(imbinarenormala
si Buttress)
Diametrul mufei(imbinareExtreme
Line)
Diametrul sapei
In (mm) In (mm) In (mm) in mm
11 (298,5)
12 (323,9)
--
14 15
371,4393,7
Deci s-a ales diametrul mufei ( imbinare normal si Buttress) de 323,9 mm
Alegerea jocului radial:
Dc , in 4 -6 5/8
5 -6 5/8
77 5/8
8 5/89 5/8
10 11
12 14
1620, mm 7 - 10 1015 15 - 20 20 - 25 2535 3540 40 - 60
S-a ales Diametrul sapei:
Diametrul Stas al sapei:
Ratia de tubare:
-
5/23/2018 forajul sondelor
37/78
37
5.4. Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare
Pe intreaga durta de existent a sondei incepand cu procesul de foraj si continuand
cu cel de exploatare si incheind cu abandonarea , coloanele de tubare ale sondei sunt
supuse uni complex de solicitari . Acestea actioneaza independent sau in interdependenta ,
accidental sau permanent , static sau dynamic, cu valoarea constanta sau variabila .
De-a lungul unei coloane solicitarile solicitarile sunt variabile si valorile lor se
modifica in timp . Ele au un caracter static sau accidental.
Principalele solicitari mecanice statice sunt:
- intinderea data de propria greutate , incercarilor de desprindere din sonda ,
cresterilor presiunii interioare si reducerilor de temperetura
- compresiunea si respective flambajul date de greutatea proprie la rezemarea
coloanei pe talpa sondei
- incovoierea produsa la inscrierea coloanei in sonda in caz ca aceasta este deviate
- presiunea exterioara de natura hidrostatica sau geostatica
- presiunea interioara create in timpul unor operatii de cimentare circulatie.
Dintre solicitarile mecanice cu caracter dinamic sunt:
- forte de inertie la coborarea in sonda a burlanelor
- socuile hidraulice la pornirea circulatiei in sonda
- socurile hidraulice la modificarea brusca a debitului de fluid extras din sonda sau a
presiunii din coloana.
Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare are drept scop stabilirea componentei
acesteia din punc de vedere al materialelor , grosimilor de perete, si gradul de rezistenta al
imbinarilor
5.4.1. Calculul de rezistenta al coloanei de ancoraj
Pentru calculul coloanei de ancoraj la intindere se considera fortele axiale existente
la finalul operatiei de cimentare cu dopuri :
- forta de greutate proprie , cu considerearea efectului de flotabilitate;
- forta axiala de la finalul cimentarii , urmarea a cresterii presiunii in coloana in
moementul asezarii celui de al doilea dop de cimentare pe inelul de retinere de la baza
-
5/23/2018 forajul sondelor
38/78
38
coloanei, aparitia acestei presiuni suplimentare se datoreaza unei anumite intarzaierii a
opririi pomparii de fluid in coloana.
In contiunuare pentru coloana avand componenta rezultata se determina adancimea
maxima de golire in scopul evitarii turtirii burlanelor la presiune exterioara.
Pentru coloana de ancoraj sunt cunoscute urmatoarele date:
- diametrul coloanei ;- adancimea de introducere in sonda - adancimea finala a sondei - densitatea fluidului de foraj
- presiunea suplimentara la finalul cimentarii ;- coloana este formata din burlane de otel J55 cu imbinari cu filet rotund, mufa
Urmeaza sa se stabileasca alcatuirea coloanei in conditia solocitarii la intindere si
determinarea adancimii admisibile la golire a coloanei.
Pentru otelul J55 coeficientul de siguranta la turtire este ct=1,1 , iar pentru
adancimea sondei cuprinsa intre 1500-3000 m coeficientul de siguranta la smulegere din
filet este cs=1,6.
Datele privind caracteristicile burlanelor sunt prezentate in tabelul urmator:
Grosimea deperete, t
Diametrulinterior Di
Masa unitaraq
Presiuneaadmisibila de
turtire Padt
Forta de smulgere
Fsmax Fads
mm mm Kg/m bar KN KN
9,52 279,36 70 104 2122 1325
11,05 276,3 80,43 143 2527 1579
La partea inferioara a coloanei pe o lungime la=100 m se prevad burlane cu grosimea
de perete maxima 11,05 , avand diametrul interior Dia= 276,3 mm .
Forta axiala suplimentara datorata creterii presiunii interioare:
-
5/23/2018 forajul sondelor
39/78
39
Primul tronson aflat deasuprea celui cu grosime maxima de perete este compus din
burlane cu cea mai mica grosime de perete t=9,52 mm la care Fads= 1325 KN, qn=70 kg/m.
Lungimea tronsonului va fi:
Deoarece lungimea tronsonului rezultat din calcul depaseste necesarul de 925 m
tronsonul de burlane cu grosimea peretelui t=9,52, va avea lungimea l1=925 m .
Ca urmare , din punctual de vedere al solicitarii la intindere coloana de ancoraj va
avea component:
0..925 m l1=925 m t1=9,52 mm J - 55
925.1025 m l2=100 m t2= 11.05 mm J55
Adancimea de golire pentru pentru burlanele cu grosimea ceea mai mica de pererte
t1=9,52 mm si cu Padt1=104 bar.
5.4.1.1. Presiuni in coloana de ancoraj
Presiunea interioara (sonda inchisa si plina cu gaze) :
- La gura sondei
-
5/23/2018 forajul sondelor
40/78
40
- La siul coloanei :
Graficul variariei presiunii interioare :
Graficul variatiei presiunii exterioare :
-
5/23/2018 forajul sondelor
41/78
41
5.4.2 Calculul de rezistenta al coloanei intermediare.
Functie de conditiile specific coloana intermediara a unei sonde poate fi supusa la
diverse solicitari din aceastea mai importante si frecvent intalnite sunt solicitarile de
presiune interioara si de intindere. In mod obojnuit se stabilete compunerea coloanelor din
punctual de vedere al presiunii interioare si apoi se face verificarea la intindere facandu-se
corectiile necesare.
Referitor la solicitarea de presiune interioara se mentioneaza doua situatii mai des
intalnite:
- executarea unei operatii de probare a etaensitatii coloanei si implicit verificarea
cimentarii aceastea si testarea la fisurare a rocilor aflate mai jos de baza coloanei , dupa
reincepera forajului in aceste cazuri se inchide gaura sondei si se pompeaza in coloana fluidsub presiune ;
- producerea unei manifestari eruptive cu aruncarea din coloana a fluidului de foraj
si cu inchiderea la gura sondei a prevenitorului de eruptie ; se considera situatia cea mai
dezavantajoasa pentru coloana fluidul patruns in coloana este un fluid gazos care umple
complet coloana el provenind dintr-un strat aflat imediat sub baza coloanei; se ajunge la asa
numita situatie sonda inchisa plina cu gaze.
- dupa cum s-a mentionat coloana rezultata din calculul de presiune interioara este
verificata la solicitarea de intindere data de propria greutate. uneori se tine seama si de
forta axiala suplimentara produsa de cresterea presiunii interioare de la finalul cimentarii. In
cazul de fata se considera situatia solicitarii la presiune interioara la sonda inchisa plina cu
gaza si la intindere sub propria greutate.
In acest caz pentru coloana intermediara sunt cunoscute urmatoarele:
- diametrul coloanei, ( 193,67 mm )- adancimea de introducere ,
- adancimea finala a sondei, - densitatea apei mineralizate
- gradientul presiunii fluidului din roca de sub baza coloanei ( zona coloanei de exploatare)
- gradientul geotermic din zona
-
5/23/2018 forajul sondelor
42/78
42
- temperatura medie la suprafata - densitatea relativa a gazelor - coeficientul de neidelitate al gazelor la partea de joss i la aprtea de sus a coloanei se
considera aceasta valoare corespunde gazelor perfecte- constanta generala a gazelor R=287 J/Kg K
Urmeaza sa se stabileasca alcatuirea coloanei de tubare la solicitarea de presiune in
conditia sonda inchisa plina cu gaze si verificarea coloanei la solicitarea de intindere de
intindere sub propria greutate. Densitatea fluidului de foraj este Datele burlanelor necesare calculului sunt urmatoarele.
Otelt q
mm Kg/m bar bar KN KN
J - 55 8,33 39,32 286 260 1401 875N - 80 8,33 39,32 415 377,2 2180 1362,5
N - 80 9,52 44,23 475 413 2558 1598,75
Deoarece H= 1500-3000 m coeficentul de siguranta la smulgere cs=1,6 iar
coeficientul de siguranta la spargere este csp=1,1
a) Presiuni la partea inferioara a coloanei este egala cu presiunea de strat, Pi Temperaturi
- la partea inferioara a coloanei C- la suprafata ( la partea superioara a coloanei)
K
- temperature medie
KCoeficentul de neidealitate al gazelor
-
5/23/2018 forajul sondelor
43/78
43
Presiunea la partea superioara a coloanei.
Densitatea medie a gazelor
b) Presiunea la exterioarul coloanei Pe la siul coloanei
Presiunea la partea superioara a coloanei
c) Diferenta de presiune ce solicita coloana La partea superioara a coloanei :
La partea inferioara a coloanei :
d) Compunera coloanei la solicitarea de presiune interioara
Din datele referiotare la presiunile ce solicita coloana de tubare
( :si din valorile presiunilor admisibile de spargere ale burlanelor prezentate in table rezulta ca
in componenta coloanei vor intra burlane din otel J55 si N - 80 , t= 8,33 mm .
Pentru calculul de compunere se va utiliza varianta analitica de jos in sus
Pimul tronson de la partea inferioara a coloanei va fi din otel J55 cu grosimea deperete t=8,33 mm care are presiunea admisibila la spargere .
Lungimea primului tronson va fi :
-
5/23/2018 forajul sondelor
44/78
44
Tronsonul al doilea va fi compus din burlane din otel N- 80 t= 8,33 mm cu
acest tronson va fi:
Deoarece lungimea celor 2 tronsoane rezista in mod normal la o adancime mai mare
decat adancimea de introducere a burlanelor ( 2335 m ) atunci lungimea ultimului tronson
va fi:
In consecinta compunearea coloanei va fi: 2335..576 m J55
576..0 m N805.4.2.1. Verificarea coloanei la solicitarea de intindere:
Dupa cum s-a aratat calculul de verificare la solicitarea de intindere se face de jos in
sus de la baza coloanei la suprafata . Se are in vedere punctual de trecere de la un tronson la
urmatorul.
La partea superioara a primului tronson t=8,33 mm
Deci si coloana rezistaLa partea superioara a coloanei t=9,52 mm , otel N80
Deci si coloana rezista
-
5/23/2018 forajul sondelor
45/78
45
5.4.2.2. Presiuni in coloana intermediara
Variatia presiunii in exteriorul coloanei :
Variatia presiunii in interiorul coloanei
-
5/23/2018 forajul sondelor
46/78
46
5.4.3. Calculul de rezistenta al coloanei de exploatare
Coloana de exploatare trebuie sa prezinte siguranta pe o perioada lunga de timp eafiind elemental prin care se realizeaza procesul de exploatare a diferitelor fluide. Un prim
element caruia trebuie sa I se acorde o atentie deosebita este stabilirea condiitiilor si starilor
de solictare.
Frecvent pentru calculul de rezistenta al coloanei de exploatare se considera solicitarea
la presiune exterioara cu coloana complet goala. Presiunea este create de coloana
hidrostatica a fluidului de foraj utilizat la forajul sondei in momentul terminarii procesului de
adancire. Se neglijeaza existenta cimetarii coloanei.
Dupa stabilirea compunerii la presiune exterioara se procedeaza la verificarea la
intindere sub propria greutate.
Pentru coloana de exploatare se cunoaste
- diametrul coloanei (127 mm);- adancimea de introducere ;- densitatea fluidului de foraj
;
Urmeaza sa se stabileasca compunearea la solicitarea de presiune exterioara cu coloana
goala.
Considerand burlane din otelurile J55 si N88 pentru un coefficient de siguranta la
turtire ct=1,1 si un coefficient de siguranta la smulgere cs=1,6 deoarece Hs=1500-3000 m ,
caracteristicile de rezistenta ale burlanelor sunt prezentate in tabelul urmator.
Otel t q
mm Kg/m bar bar KN KN
J556,43 19,96 286 260 752 470
7,52 22,34 383 348 921 575
N - 80 7,52 22,34 500 454 1382 863Presiunile la interiorul coloanei sunt nule iar la axteriorul acesteia sunt date de coloana
hidrostatica a fluidului de foraj, Astfel:
- la partea de sus a coloanei ; - la partea inferioara a coloanei
-
5/23/2018 forajul sondelor
47/78
47
Din compunerea coloanei vor face parte burlanele:
- la partea superioara cu presiunea admisibila de turtire cea mai mica Otel J55,
t=6,43 mm si
=260 bar.
- la partea inferioara cu presiunea admisibila de turtire imediat mai mae de 429,3 bar otel :
N80 , t2=7,53 , .Pentru calculul de compunere la presiunea exterioara se va folosi variant analitica de
jos in sus.
Primul tronson este format din burlane otel J 55 cu t1=6, 43 mm si cu
este:
Lungimea celui de al doilea tronson , format din burlane otel J55 , t2=7,52 mm si
Lungimea celui de al trei-lea tronson, format din burlane din otel N80 , t3=7,52 mmsi
557,17=2874,48 mDeoarece se depaseste necesarul de burlane atunci ultimul tronson va fi:
In concluzie profilul coloanei de exploatare supusa solicitarii de presiune exterioara
va fi urmatorul:
0..1646,18 m J55 1646,18..2203,31 m J55
2203,31..2720 m N80
-
5/23/2018 forajul sondelor
48/78
48
5.4.3.1.Verificarea la solicitarea de intindere
Ca in toate cazurle de calcul la solicitarea la intindre calculul se face de jos in sus dela baza coloanei la suprafata. Se are in vedere punctele de trecere intre tronsoane,
considerand capacitatea de rezistenta a burlanelor cu forta admisibila la smulgere mai
redusa.
Pentru usurinta calculelor se vor nota numerele tronsoanelor in ordine inversa :
tronsonul 3 va deveni 1, tronsonul 2 , tronsonul 1 va deveni 3.
La partea superioara a primului tronson din otel N80, t1=7,52 mm si KN t2=7,52 si
, unde
unde
Deci si coloana rezistaLa partea superioara celui de-al doilea tronson din otel N80, t2=7,52 mm
si KN si t3=6,43 mm si , unde
186,76 KNDeci
si coloana rezista
-
5/23/2018 forajul sondelor
49/78
49
5.4.3.2 Presiuni in coloana de exploatare
Variatia presiunii exterioare
5.4.3.3.Proceduri
Dupa stabilirea diametrlor stas ale colanelor, a gradului de otel si al grosimii de
perete se comanda burlanele de la fabricant care vor fi transportate pe sea (platforma)
catre sonda. In moemntul in care ajug la sonda burlanelor li se vor verifica buletinul care
contine informatii despre ele ( grad otel, lungime , grosime de perete presiune admisibila la
turtire etc).
Dupa incheierea verificarilor primare burlanele vor fi sablonate . Sablonarea
burlanelor consta in introducera unui dispozitiv special in interiorul lor cu ajutorul caroruia
se observa daca burlanele nu au defecte de fabricatie sau au suferit diferite accidente intimpul transportului sau in timpul diferitelor manevre de incarcare etc. Defectele burlanelor
pot fi: sunt turtite, au denivelari, grosimea de perete nu este uniforma etc.
Dupa incheierea tuturor verificarilor burlanele vor fi ridicate cu ajutorul elevatorilor
( cioara in termenii sondorilor) si vor fi asezate pe o rampa special amenajata.
La masa rotativa se va monta broasca cu pene care serveste la suspendarea
burlanelor. Acestora inainte de a fi introduse in sonda li se monteaza la primul introdus siul
coloanei iar la un interval de aproximativ 30 de m adica 3 burlane a cate 9 m se va monta
inelul de retinere ,valva, aceste accesorii sunt formate din materiale usor frezabile acestor
-
5/23/2018 forajul sondelor
50/78
50
trei coloane li se vor suda imbinarile , pe langa aceste accesorii burlanelor li se vor monta
centrori pentru a asigura o introducere cat mai sigura in sonda si in conditii optime.
Burlanele se introduc rand pe rand in sonda infiletandu-se la moment cu ajutorul
dinamometrului
-
5/23/2018 forajul sondelor
51/78
51
5.5. Cimentarea coloanelor de tubare
Prin operatia de cimentare la sonda se realizeaza plasarea intr-o anumita zona a unuiamestec fluid denumit pasta de ciment. In timp pasta de ciment se intareste fformand piatra
de ciment.
Cimentarile se pot divisa in mai multe categorii: cimentari primare, secundare si
speciale
Cimentarile primare sunt cimentari de coloane ea se efectueaza imediat dupa
operatia de tubare. Operatia de cimentare se executa , cu foarte mici exceptii la toate
coloanele din constructia sondei.
La cimentarile primare de coloana pasta de ciment se plaseaza in saptiul inelar
dintre coloana si peretele sondei, operatia respectiva facandu-se in marea majoritate a
cazurilor prin circulatie directa. Dupa pasta de ciment se pompeaza in coloana fluid de
refulare ca de obicei este fluidul de foraj existent in sonda . Separarea celor doua fluide
mentionate se realizeaza prin dopuri de cimentare confectionati din cauciuc.
Prin cimeantarea in saptiul inelar se asigura izolarea stratelor respectiv impedicarea
circulatiei nedorite a fluidelor prin saptele coloanei dintr-un strat in altul spre suprafata sai
in interiorul coloanei prin perforaturi sau pe la siu. In acelasi timp piatra de ciment formatacreaza o legatura sigura intre coloana si rocile din peretele sodei si protejeaza coloana de
actiunea coroziva a unor fluide aflate in anumite formatii geologice sau chiar a fluidelor de
foraj patrunse in deschiderea rocilor traversate de sonda. Prin indepartarea fluidului de foraj
din zona cimentata se evita si actiunea de durata a fluidului de foraj sau a filtratului acesta
asupra unor roci ce-si pierd stabilitatea in timp ( marne care-si maresc volumul , nisipuri
necoiezive, sare etc.
Pentru o cimientare de coloana trebuie sa se cunoasca cantitatile de matariale
neceasre , utilaje ce urmeaza a fi folosite si durata operatiei respective care nu trebuie sadepaseasca timpul admisibil in care pasta de ciment permite deplasarea ei fara dificultati.
Principalele elemente care trebuie luate in atentie la calculul unei cimentari de
coloana sunt:
- stabilirea intervalului de cimentat , respectiv inaltimea de cimentare;
- proprietatile fizice ale pastei de ciment , (densitate si caracteristicile reologice),
funcitie de tipul de pasta corespunzatoare conditiilor date.
-
5/23/2018 forajul sondelor
52/78
52
- volumul de pasta de ciment si respectiv , cantitatile de materiale necesare
prepararii acesteia;
- volumul fluidului de refulare pompat dupa pasta de ciment
- inaltimea in spatiul inelar si volumul fluidului separator (fluid tampon) pompatinaintea pastei de ciment
- Tipurile si numarul de echipamente necesare efectuarii operatiei de cimentare :
autocontainare si agregate de cimentare .
- unele marimi specifice efecturarii operatiei debite , presiuni de pompare presiuni in
zonele deosebite ale sondei si durata operatiei.
5.5.1.Cimentarea coloanei de ancoraj
Fixarea coloanei la suprafata se face sub o forta de intindere egala cu greutatea
proprie a partii de coloana ramasa necimentata . Este posibil ca ulterior cimentarii si fixarii
colanei sa apara o situtatie de crestere a presiunii in interiorul coloanei Picare creaza o
forta suplimentara de intidere., Fpi, sau o scadere a temperaturii in coloana si deci o forta
suplimentara de intindere .In calculul de cimentare a coloanei a coloanei se va determina :
- inaltimea de cimentare
- proprietatile fizice ale pastei de ciment ;
- volumele de fluid pompate in sonda la cimentare;
- cantitatile de materiale necesare prepararii pastei;
- echipementele necesare prepararii si pomparii pastei;
- presiunea finala de cimentare.
Pentru cimentarea coloanei de ancoraj se cunosc:
- diametrul coloanei , - adancimea de introducere a coloanei - Diametrul sapei de foraj, - Distanta de la siu la inelul de retinere , h=20 m ;
- Compunerea coloanei de tubare
-
5/23/2018 forajul sondelor
53/78
53
0.......925 m t1=9,52 mm l1=925 m
925...1025 m t2=11,05 mm l2=100 m
- gradientul de fisurare al rocilor ,
;
- denisitatea fluidului de foraj , ;- vascozitatea plastica a fluidului de foraj , - tensiunea dinamica de forfecare a fluidului de foraj , - coeficientul de cavernometrie , k1=1,20 ;
- coeficientul de pierderi prin manipulare si amestecare a pastei cu fluidul de foraj inzona de cantact , k2=1,0 ;
- coeficientul de compresibilitate al fluidului de foraj datorita aerarii , k3=1,03.
1) Inaltimea de cimentare
Pentru coloanele de ancoraj se prevede cimentarea pe intreaga inaltime 2) Caracteristicile fizice ale pastei de ciment
2.1. Densitaeta
Densitatea minima:
Densitatea maxima pentru evitarea fisurarii rocilor:
-
5/23/2018 forajul sondelor
54/78
54
Pentru cimentare se va folosi pasta de ciment cu . Aceasta pastase incadreaza in categoria pastelor de ciment usoare. La prepararea pastei de ciment se va
folosi un amestec de ciment cu un material inert cu densitatea scazuta. In cazul de fata se va
folosi cenusa de termocentrala , un material existent in catitati mari si la un cost redus. Seconsidera densitatea cenusei de termocentrala .
2.2. Caracteristicile reologice
Se apreciaza in raport cu caracteristicile fluidului de foraj :
- Vascozitatea plastica :
- Vascozitatea dinamica de forfecare :
3) Volumul de fluide pompate in sonda
3.1. Volumul de pasta de ciment
Volumul de pasta de ciment umple intreg spatiul inelar si interioarul cooanei pe
inaltimea de h=10 m de la baza
3.2. Volumul de fluid de refulare:
Fluidul de refulare se introduce in coloana pe intervalul de retinere pana la
suparafata:
-
5/23/2018 forajul sondelor
55/78
55
4 Cantitatile de materiale pentru pasta de ciment
La pastele de ciment cu cenusa raportul numeric cenusa ciment este
Densitatea amestecului ciment - cenusa :
Cantitatea de amestec solid ciment cenusa pentru prepararea a unui m 3de pasta
pentru apa cu
Cantitatea de apa pentru un m 3de pasta
Factorul masic apa-solide
Cantitatile separate de materiale solide pentru 1 m 3pasta:
- ciment - - cenusa -
-
5/23/2018 forajul sondelor
56/78
56
Cantitatile totale de materiale pentru pasta de ciment :
- amestec ciment cenusa :
- ciment :
- cenusa : - apa :
5) Echipamente necesare pomparii pastei de ciment
Numarul de autocontainare pentru amestecul ciment-cenusa in cazul unor
autocontaianre tip APC-10.
Numarul de agregate de cimentare :
6) Presiunea finala de cimentare
Presiunea finala este presiunea maxima in operatia de cimentare. Ea este data de
relatia:
Presiunea de circulatie se determina cu realatia :
Presiunea torita diferentei de densitate a fluidelor:
( ) Deci presiunea maxima va fi
-
5/23/2018 forajul sondelor
57/78
57
5.5.2.Cimentarea coloanei intermediare
Pentru cimentarea coloanei intermediare se cunosc :
- Diametrul coloanei .- Adancimea de introducere a coloanei - adancimea de introducere a coloanei de ancoraj : - diametrul sapei - Compunera coloanei de tubare :
2335..576 m J55 576..0 m N80
- distanta de la baza coloanei la inelul de retinere h=20 m;
- diametrul coloanei precedente - grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei precedente - diametrul interior al coloanei de ancoraj - gradientul de fisurare la baza coloanei intermediare : - densitatea fluidului de foraj : - coeficientul de cavaernitate k1=1,20 ;
- coeficientul de acoperire a pierderilor de pasta k2=1,05
- coeficientul de compresibilitate al fluidului de foraj k3=1,03 ;
-cresterea posibila de presiune interioara in coloana intermediara ulterior fixarii - reducerea de temperatura posibila in coloana ;
-
5/23/2018 forajul sondelor
58/78
58
1) Inaltimea de cimentare:
Se stabilesc doua inaltimi de cimentare : o inaltime din punc de vedere geologic Hcgsio inaltime de cimentare din punct de vedere tehnic Hctse va lua in considerare cea mai maredintre ele .
Pentru cazul de fata inaltimea Hcgsatisface conditia izolarii complete a zonei de subbaza coloanei de ancoraj; pasta de ciment urmeaza sa se ridice in interiorul coloaneiprecedente pe o distanta de 100 m ca urmare :
Inaltimea de cimentare tehnica previne cedarea coloane la solocitarea de intindere
cand , pe langa greutatea proprie a portiunii necimentate apar forte suplimentare axialeproduse de cresterea presiunii in interiorul si reducerea temperaturii .
Valoarea inaltimii de cimentare din punct de vederea tehnic este data de relatia :
unde qmeste masa medie pe unitatea de lungime a burlanelor coloanei
tm- grosimea medie a peretelui burlanelor:
- Dimdiametrul interior mediu al burlanelor :
Fpi- forta suplimentara produsa prin cresterea peresiunii interioare :
coeficentul lui Poisson, pentru otel
Abm - aria sectiunii transversale a burlanelor
-
5/23/2018 forajul sondelor
59/78
59
- E- modulul de elasticitate al otelului ,
Atunci adancimea tehnica de cimentare va fi :
Deoarece Hcg
-
5/23/2018 forajul sondelor
60/78
60
In care :
- Dsd- diametrul sondei : - Dia- diametrul interior al coloanei de ancoraj :
- Di- Diametrul exterior al coloanei intermediare : - Dii- diametrul interior al coloanei intermediare la partea de jos tronsonul 3:
- Hc- inaltimea de cimetare : Hc=1544 m
- Diim- diametrul interior mediu al coloanei intermediare, Diim= 176,46 mm
- h- distanta de la baza coloanei la inelul de retinere , h=200 m;
- h'- inaltimea de ridicare a pastei de ciment in interiorul coloanei de ancoraj , h '=100
m
Din calcule se obtine volumul total al pastei de ciment :
3.2. Volumul de fluid de refulare :
4) Cantitatile de materiale necesare prepararii pastei
Pasta de ciment de tipul normal se prepara din ciment si apa. Cantitatile
corespunzatoare de ciment si apa pentru prepararea a unui m 3de pasta sunt :
In aceste conditii se foloseste un factor apa-ciment:
Cantitatile totale de materiale necesare :
-
5/23/2018 forajul sondelor
61/78
61
- ciment :
- apa :
5) Echipamente necesare prepararii si pomparii pastei de ciment
Numarul de autocontainare necesare transportarii si alimentarii agregatelor cu
ciment este dat de relatia :
Numarul de agregate de cimentare :
6) Variatia presiunii de cimentare
In orice moment al operatiei de cimentare presiunea de pompare data de agregate
este:
Pc- presiunea de circulatie, de invingere a rezistentelor hidraulice si este presiunea datade coloanele de fluid .
Se determina corelatia dintre volumul de pasta si volumul interior al coloanei :
- volumul de pasta :
- volumul interior al coloanei :
Deoarece Vp
-
5/23/2018 forajul sondelor
62/78
62
Inaltimea ocupata de fluidul de foraj in acest moment este :
Presiunea de cimentare este :
Presiunile de pompare in diferite momente caracteristice ale operatiei si volumele
pompate pana in aceste momente sunt urmatoarele:
1. la inceputul operatiei :
2. La terminarea pomparii pastei de ciment dupa care incepe pomparea fluidului de
refulare :
[ ( ) ]
( )
3. In momentul in care pasta de ciment a ajuns la baza coloanei :
[ ( ) ] ( )
4. La finalul operatiei de cimentare :
-
5/23/2018 forajul sondelor
63/78
63
[ ( ) ] ( )
5.5.3 Calculul cimentarii coloanei de exploatare in regim turbulent
Cerintele privind calitatea cimentarilor coloanelor de exploatare sunt mult mai
severe decat pentru celelalte coloane . Se cere o cat mai buna izolare intre strate, fapt
asigurat in primul rand de indepartarea fluidului de foraj si de o buna aderenta apastei de
ciment de peretele sondei si de peretele exterior al coloanei .
Unul dintre principalii factori de natura tehnologica cu influenta mare asupra
indepartarii fluidului de foraj este regimul de curgere al pastei de ciment in spatiul inelar
dintre peretele sondei si al coloanei. Prin regimul turbulent se asigura la curgerea pastei o
distributie uniforma a vitezei de curgere pe intreaga actiune transversala a spatiului inelar.Acest fapt contribuie in buna masura si la indepartarea turtei de colmatare de pe peretele
sondei, fapt ce asigura un contact dintre piatra ciment roca.
In realizarea curgerii turbulente un factor de baza este viteza de curgere. Valoarea
acesteia trbuie sa fie cel putin egala cu viteza critica . La randul sau aceasta viteza depinde in
foarte mare masura de caracteristicile fizice ale fluidului care curge in cazul de fata pasta de
ciment si de configuratia spatiului de curgere.
Se impune realizarea regimului turbulent ce putin pe un interval in spatiul inelar de
la baza coloanei pana la deasupra zonei productive. Obisnuit pentru siguranta se realizeazaregimul turbulent pe intreg intervalul de inaltime de cimentare a coloanei de exploatare.
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
0 50 100 150
Variatia presiunii de cimentare
Variatia presiunii decimentare
-
5/23/2018 forajul sondelor
64/78
64
La o cimentare de coloana in regim turbulent primele probleme ale calculului
cimentarii sunt : inaltimea de cimentare, caracteristicile fizice ale pastei de ciment , volume
de fluid pompate in sonda, cantitatile demateriale necesare prepararii pastei si numarul de
echipamente necesare cimentarii. Acestea in acest calcul de cimentare nu vor mai fi
repetate in continuare vor fi prezentate elementele specifice cimentarii turbulente.
Pentru cimentarea coloanei de exploatare in regim turbulent se cunosc :
- diametrul coloanei , - adancimea de introducere a coloanei -diametrul sapei pentru coloana de exploatare (171,5 mm)-adancimea de introducere a coloanei intermediare
- coeficientul de caverna pentru intervalul de sub coloana intermediara , - densitatea fluidului de foraj , ;- vascozitatea plastica a fluidului - tensiunea dinamica de forfecare a fluidului de foraj - distanta dintre inelul de retinere simsiul coloanei de exploatare h=30 m;
- inaltimea de cimentare a coloanei de exploatare, ; pasta de ciment seridica in interiorul coloanei pe o inaltime de 200 m;
- compunerea coloanei de exploatare rezultata din calculul de rezistenta:
- densitatea cimentului praf : - grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei de exploatare
- diametrul interior mediu al coloanei de exploatare :
-
5/23/2018 forajul sondelor
65/78
65
- diametrul sondei in zona de sub coloana intermediara:
- acelasi diametru se considera si la interiorul coloanei intermediare
- aria sectiunilor de curgere in sonda:
- aria interioara a coloanei de exploatare :
- aria exterioara ( a spatiului inelar)
- factorul de copresibilitate a fluidului de foraj : - factorul de pierderi
a) Densitatea pastei de ciment
Se adopta pasta de ciment cu
b) Caracteristicile reologice ale pastei de ciment :
- vascozitatea plastica :
- tensiunea dinamica de forfecare:
-
5/23/2018 forajul sondelor
66/78
66
c) Volumul de fluide pompate in sonda
c1 Volumul de pasta de ciment
c2 Volumul de fluid de refulare
d) Cantitatile de materiale pentru prepararea pastei
La densitatea
pasta de ciment se incadreaza in categoria pastelor
normale, care se prepara din ciment si apa ( si )Pentru prepararea a unui m 3de pasta se folosesc:
In aceste conditii se foloseste un factor apa-ciment:
Cantitatile totale de materiale necesare :
- ciment :
- apa :
e) Echipamente necesare pomparii pastei de ciment
Numarul de autocontainare pentru amestecul ciment-cenusa in cazul unor
autocontaianre tip APC-10.
-
5/23/2018 forajul sondelor
67/78
67
Numarul de agregate de cimentare :
f) Debitele de fluide utilizate la cimentare
f1 Debitul de preparare si pompare a pastei Qp
Daca se considera timpul de descarcare a cimentului dintr-un autocontainer de 15
minute rezulta ca pentru prepararea pastei este necesar un timp Pentru prepararea si pomparea intregului volum de pastade ciment rezulta un debit:
f2 Debitul necesar realizarii regimului turbulent de curgere a pastei in spatiul inelar
Viteza critica de trecere la regimul turbulent
Debitul necesar realizarii vitezei critice si deci a regimului turbulentpentru pasta in
spatiul inelar :
g Volumelede fluide pompate cu debitul Qpsi Qn
g1 Volumul pompat cu debitul Qp
Se pompeaza cu debitul Qppana cand pasta a ajuns la baza coloanei urmeaza satreaca in spatiulinelar. Deci volumul pompat cu acest debit este egal cu volumul interior al
coloanei:
g2Volumul pompat cu debitul Qn
Volumul respectiv este egal cu volumul de pasta ce se ridica in spatiul inelar
-
5/23/2018 forajul sondelor
68/78
68
Deoarece volumul de pasta , este mai mic decat volumul interior alcoloanei rezulta ca dupa pasta de ciment se pompeaza cu debitul unvolum de fluid de refulare :
h Vitezele de curgere ale fluidelor prin sonda
h1 Vitezele la pomparea cu debitul - in interiorul coloanei
- in exteriorul coloanei ( spatiul inelar)
h2 Vitezele la pomparea cu debitul - in interiorul coloanei
- in exteriorul coloanei ( spatiul inelar)
i) presiunile de pompare in sonda
Toate valorile marimilor necesare calculelor caderilor de presiune sunt prezentate intabel . Cu aceste valori se pot calcula presiunile de circulatie in orice moment al desfasurarii
operatiei de cimentare.
In continuare sunt date doua exemple de determinare a valorilor cuprinse in tabel.
1) Curgerea fluidului de foraj in interiorul coloanei la debitul
-
5/23/2018 forajul sondelor
69/78
69
Se cunosc
.Se calculeaza numarul Reinolds pentru stabilirea regimului de gurgere :
Conform figurii 1 (curgerea prin conducte) pentru Re i=5093 si Bii=27,58 corespunde
un coeficient de rezistenta hidraulica ca urmare rezulta :
2 Curgerea pastei de ciment in spatiul inelar in regim turbulent la debitul
Se calculeaza numarul Reinolds pentru stabilirea regimului de gurgere :
Conform figurii 1 (curgerea prin spatiul inelar) pentru Ree=4136 si Bii=7,23 corespunde un
coeficient de rezistenta hidraulica ca urmare rezulta:
In acest mod se calculeaza toate valorile Re , Bi, cu ajutorul carora sedetermina valorile caderilor de presiune la circulatia fluidelor in sonda. Se precizeaza ca
se
refera la interiorul coloanei iar la exteriorul acesteia ( spatiul inelar).
-
5/23/2018 forajul sondelor
70/78
70
Faza cimentarii Coborare pasta in coloana Ridicare pasta in spatiu inelar
Volumul pompat Interior coloana
Pasta in spatiu inelar Debit de pompare 8,77 20,08Zona de curgere
Interiorcoloana
Spatiu inelar Interior coloana Spatiu inelar
Aria de curgere Viteza de curgere
Fluid de foraj
- 5093 1971 11709 4682 - 27,58 18 6,03 7,83 - 0,065 0,157 0,025 0,04
462,01 - 711,13 -
- 997 - 1342Pasta deciment
- 4649 1799 10687 4136 - 25,46 16,62 5,56 7,23 - 0,065 0,125 0,025 0.03 415 - 843 - - 941,78 - 1194Caderi de
presiune inmanifold
Fluid foraj 1,93 1,93 7,19 7,19
Pasta 2,16 2,16 8,40 8,40
-
5/23/2018 forajul sondelor
71/78
71
Urmeaza sa se calculeze valorile si variatia presiunii de pompare in sonda in timpul
operatiei, trasandu-se graficul de variatie presiunii la agregatele de cimentare functie de
volumul de fluid pompat.
In cazul de fata volumul pastei de ciment este mai mic decat volumul interior al
coloanei si ca urmare se foloseste figura 3 pentru care s-au precizat cinci momente de
calcul. Pentru fiecare din acestea se va calcula presiunea de lucru si se va preciza si volumul
de fluide pompate pana in momentul respectiv.
Momentul a
Inceptul pomparii pastei de ciment
- debitul de pompare ;- volumul de fluid pompat - caderea de presiune in manifold , - presiunea de circulatie in sonda :
- presiunea la agregate :
Deci a (0 ; 41,61 ).
Momentul b
Terminarea pomparea pastei de ciment in coloana:
- debitul de pompare, ;- volumul de fluid pompat , - caderea de presiunea la manifold - presiunea coloanelor de fluid
- la exteriorul coloanei :
-
5/23/2018 forajul sondelor
72/78
72
- la interiorul coloanei :
= 452,84 bar
Deci:
- presiunea de circulatie in sonda
- presiunea la agregate
Deci b (7,9 ; 17,69 ).
Momentul c
pasta de ciment a ajuns la partea de jos a coloanei :
- debitul de pompare - volumul de fluid pompat ,
- caderea de presiune in manifold - presiunea coloanelor de fluide este aceiasi ca in momentul b - presiunea de circulatie in sonda este aceiasi ca in momentul b - presiunea la agregate :
Deci : c (27,2 ; 17,69 ).
-
5/23/2018 forajul sondelor
73/78
73
Momentul d
pasta de ciment a inceput sa treaca in spatiul inelar ; incepe regimul de curgere turbulent
pentru pasta :
- debitul de pompare - volumul de fluid pompat este acelasi ca in momentul c - caderea de presiune in manifold - presiunea coloanelor de fluide este aceiasi ca in momentul b si c
- presiunea de circulatie in sonda :
- presiunea la agregate :
Deci c (27,2 ; 36,5 ).
Momentul e
Finalul operatiei de cimentare in regim turbulent :
- debitul de pompare, - volumul de fluid pompat in sonda
- caderea de presiune la manifold - presiunea coloanelor de fluide :
- presiunea coloanelor de fluid - la exteriorul coloanei :
-
5/23/2018 forajul sondelor
74/78
74
- la interiorul coloanei :
Deci
- presiunea de circulatie in sonda
- presiunea la agregate :
Deci : e (35,7; 76,24)
In figura urmatoareeste reprezentatgraficul de variatie al presiunii la agregate
functie de volumul de fluide pompat in sonda :
-
5/23/2018 forajul sondelor
75/78
75
h Durata operatiei de cimentare
Durata cimentarii este data de suma timpurilor necesari pomparii de fluide in sonda
si de efectuarea operatiei de lansare a celui de al doilea dop de cimentare:
Timpul de pompare este compus din timpul necesar ajungerii pastei la baza coloanei,
in care debitul de pompare este si de ridicarea a pastei in regim turbulent in spatiulinelar, in care debitul de pompare este . Pomparea cu debitul se face pana inmomentul " c " . Deci volumul pompat este volumul interior al coloanei , .Pomparea debitului se face din momentul " d " pana in momentul " e " . Deci volumulpompat este
Ca urmare
Timpul de lansare a dopului este Deci durata totala a operatiei de cimentare :
Deoarece limita de pompabilitate a unei paste de ciment normale fara adaosuri este
de 100...120 minute rezulta ca operatia de cimentare poate fi efectuata fara dificultati
legate de pasta de ciment.
-
5/23/2018 forajul sondelor
76/78
76
CAPITOLUL VI - Echipamentul de foraj
6.1. Alegerea garniturii de foraj :
Interv
al
forat
Diame
trul
sapei
Densita
tea
noroiul
ui
Prjini de foraj Prjini grele Greutate
Diam
etrul
Lung
ime
Masa
unitar
Diame
trul
Lung
ime
Masa
unitar
n
aer
n
nor
oi
m in Kg/m3 in m Kg/m in m Kg/m kN kN
0-
102515 1/2 1192 5 972 29,02 11 53 444,5 495 419
1025-
23359 5/8 1355 4 1/2 2199 24,70 7 1/4 136 177,6 769 636
2335-
27206 3/4 1610 41/2 2517 20,83 6 203 123,1 758 603
6.2. Alegerea echipamentului de suprafata
Dupa ce se va sapa gaura de sonda pentru montarea coloanei de ancoraj intervalul 0-1025 m la ultimul burlan introdus intrucat la suprafata vom avea o presiune de lucru de163,4 bar se va monta o flansa cu mufa tip UMC-C care va rezista la o presiune de lucru de210 bar cu o dimensiune nominala de 11 3/4in care se insurubeaza in coloana de ancoraj.
Dimensiunile penelor ce se monteaza in flansa vor fi 7-7 5/8- 85/8- 95/8-103/4 in.
-
5/23/2018 forajul sondelor
77/78
77
Figura 1
-
5/23/2018 forajul sondelor
78/78
78
Figura 2