Indrumar Proiect Foraj

7/24/2019 Indrumar Proiect Foraj

1/84

FORMA DE INVATAMANT: IFR

PROIECT DE AN LA FORAJUL SONDELOR

TEMA1: PROIECTAREA ARHITECTURII UNEI SONDE DE CERCETAREGEOLOGICA

A. Date de proiectare:- adancimea sondei, =H m - diametrul coloanei de exploatare, =2D in ( )mm - metoda de foraj aplicata: rotativa cu masa;- sapele de foraj utilizate: cu role;- actionarea instalatiei: cu motoare termice;- sonda se foreaza vertical.

B.

Date rezultate din analiza sondelor de cercetare:- program de tubare cu patru coloane: ancorare, doua intermediare si exploatare; adoua coloana intermediara este de tip pierdut(liner);

- adancimile de introducere a coloanelor:ancoraj, =aH m ;

prima intermediara, =1iH m ;

a doua intermediara, =2iH m ;

exploatare, ==HHl m ;

- coloana pierduta inchide un strat masiv de sare, pentru care coeficientul luiPoisson este 42.0= ;

-

capatul inferior al coloanei pierdute se fixeaza la m200 deasupra bazei coloaneiprecedente;

- densitatea apei mineralizate 31070 mkg

am = ;

- la adancimile de introducere ale coloanei de tubare, gradientii fluidelor din poriirocilor de fisurare au valorile

pentru fluidele din pori, p

ancoraj, =pa mbar

prima intermediara, = 1pi mbar ;

exploatare, =pe mbar ;

pentru fisurare, f

ancoraj =fa mbar ,

prima intermediara, = 1fi mbar ;

exploatare, =fe mbar ;


2/84

- fluidele de foraj sunt de tipul noroaielorpentru coloana de ancoraj- noroi natural;pentru prima intemediara- noroi dispersat;pentru a doua intermediara- noroi saturat cu sare;pentru coloana de exploatare- noroi dispersat.

C. Partile componente ale temei1.1CStabilirea arhirtecturii sondei- diametrele coloanelor de tubare si ale sapelor de

foraj;

2C Fluidele de foraj utilizate- caracteristicile fizice si materialele de preparare siconditionare;

3C Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare;

4C Calculul cimentarilor coloanelor de tubare;

5C Alegerea echipamentului de forare.

Stabilirea caracteristicilor fizice ale fluidelor de foraj

n funcie de condiiile specifice sondei fluidele de circulaie utilizate trebuie srspundunor cerine complexe de natur tehnic, tehnologic, economici ecologic. Unadin principalele cerine se referla tipul i compoziia fluidului. Imediat dupacestea urmeazvalorile caracteristicilor fizice, acestea trebuind sse pstreze ntre anumite limite, frsfie(sau sfie ct mai puin) influenate de natura i coninutul rocilor traversate, de temperaturide presiune sau de ali factori.

n condiii normale, lipsite de complicaii majore, unele din cele mai utilizate fluide deforaj sunt cele care au drept component fluid apa i component solid argila (de calitateadecvat). Aceste fluide fac parte din categoria noroaielor de foraj. Dintre acestea o larg

rspndire o au noroaiele naturale i noroaiele dispersate neinhibitive.Prima categorie de noroaie este compusdin api argil, la care se adaug, eventual,

unele materiale pentru mrirea densitii. La noroaiele dispersate neinhibitive, care la bazsuntnoroaie naturale, se adaug, n proporii determinate, unele materiale solide sau lichide nscopul corectrii caracteristicelor fizice, aducndu-se aceste caracteristici la valoricorespunztoare cerinelor. Prin asemenea adaosuri se realizeazaa numita tratare a fluiduluide foraj. Drept caracteristicprincipala unui fluid de foraj poate fi consideratdensitatea. Eaasigur ndeplinirea multor funcii ale fluidului de circulaie n procesul de foraj. Stabilireavalorii densitii fluidului de foraj are n vedere dousituaii:

- mpiedicarea ptrunderii n sonda fluidelor aflate n deschiderile rocilor traversate,

deci evitarea afluxului;- evitarea fisurrii unor roci, urmate de ptrunderi de fluid de foraj n deschiderile

formate, deci, evitarea influxului; Pentru acestea este necesar ca presiuneahidrostatic a coloanei de fluid de foraj s fie mai mare ca presiunea fluidelor dindeschiderile rocilor. Cu alte cuvinte, n orice moment al forajului trebuie respectatcondiia exprimatprin relaia:

p n fp p p< <


3/84

n care np este presiunea hidrostatica fluidului de foraj, pp este presiunea fluidelor

din deschiderile rocilor i fp este presiunea de fisurare a rocilor.

Dac se ine seama de expresiile presiunilor: n np g H= ; p pp H= ; f fp H=

rezultrelaia de baz:

p n fH g H < < sau p n fg < < n care p i f suntgradienii de presiune de strat i respectiv de fisurare, n - densitatea fluidului de foraj i

g acceleraia gravitaional. Din relaia de mai sus rezult condiia de baz a valoriidensitii fluidului de foraj:

p f

ng g

< <

De aici rezultcele doudensiti limitpentru fluidul de foraj:

- densitatea minim:

min

p

ng

= ;

- densitatea maxim:

maxn g

= .

n mod obinuit densitatea fluidului de foraj se alege astfel nct, n absen a circulaiein sond, presiunea hidrostatica coloanei de fluid sdepeasccu 10.....20barpresiuneafluidelor din poriii rocii sau sfie mai mare cu 60..80 3kg m fade densitatea minim.De aici rezultrelaiile densitii:

( ) 5 5 310.....20 10 10....20 10 ......p pnp

kg mg H g g H

+ = = + =

sau

55 310 60.....80 10 60....80 ......p pn

pkg m

g H g

= + = + =

n care pp este dat n bar, p n bar m , H n m i gn2secm . Este necesar ca

densitatea aleas s nu creeze presiuni care s depeasc presiunea de fisurare, ncondiiile apariiei unei presiuni suplimentare la circulaia fluidului de foraj n sond, n


4/84

acest caz presiunea suplimentareste egalcu valoarea cderii de presiune n spaiul inelarsau la introducerea garniturii de foraj sau a unei coloane de tubare, mai ales dacaceastadin urm este prevzut cu ventile de reinere la iu. Obinuit, valoarea presiuniisuplimentare se consider avnd valori de 10..20 bar pentru fiecare mie de metrilungime a garniturii de foraj sau a coloanei de tubare. Deci, rela ia presiunii suplimentare

este:

( )sup 10......20 ......,1000H

p bar= =

Din cele mai sus rezultexpresia densitii maxime admisibile pentru fluidul de foraj:

( )max

sup 5 5 5 310......2010 10 10 ........1000

f f

n

p p Hkg m

g H g g

= = =

De regul, se recomandutilizarea unor fluide de foraj cu densiti mici, acest faptducnd la viteze de avansare mari, presiuni de circulaie sczute i costuri reduse aleprocesului de foraj. Alte proprieti fizice importante ale fluidelor de foraj carecondiioneazcurgerea lor sunt proprietile reologice: viscozitatea plastic p i tensiunea

dinamicde forfecare 0 . Acestea influeneazsubstanial procesele de degajare a tlpii de

detritus i evacuarea lui la suprafa. De asemenea, cele dou proprieti condiioneazvalorile cderilor de presiune n sistemul de circulaie al sondei. n mare msur, cele douproprieti reologice sunt condiionate de densitatea fluidului de foraj. n cazul fluidelor detip noroaie naturale i dispersate neinhibitive, att viscozitatea plasticprecum i tensiunea

dinamicde forfecare cresc o datcu creterea densitii. Menionm relaiile stabilite defirma Mageobar:

- pentru viscozitatea plastic:

0,033 22 .......,p n cP = = i3

n kg m ;

- pentru tensiunea dinamicde forfecare:

20 0,0085 7 ........,n N m = = .

Referitor la alte proprieti fizice ale fluidelor de foraj se menioneaz urmtoarelevalori ce trebuie urmrite:

- viscozitatea relativ:

35.....70V= secunde


5/84

- filtrarea API, determinatcu presa filtru Baroid

33....8F cm=

- grosimea turtei de colmatare:

1,0.......2,0t mm=

- coninutul de nisip, determinat prin elutriere:

2....3%n=

- indicele de determinare a aciditii i alcalinitii:

8......11pH=

FLUIDE DE FORAJ

PROGRAM DE TUBAJ

INTERVALGAURA SONDA

(in/mm)BURLANE

in

ADANCIMEm

I.1

217 in 444,53

813 in 200

II.1

412 in 311,25

89 in 1350

III.

128 in 215,7 7 in 2480IV. 6 in 152,4 5 in 2700

Aplicaie:

Calcului fluidului de foraj pentru coloana de exploatare( liner 5 in )

Se foreazn intervalulII

2480iH m= 2700eH m= fluid de foraj utilizat Inhibitiv Kla-

Cure

Sisteme de fluide Flo-Pro


6/84

Sistemele de fluide Flo-Pro (promovat de firma M-I Drilling Fluids) sunt noroaie pe

baz de ap, cu caracteristici reologice deosebite, un fltrat redus i comportament optim n

sonde deviate, orizontale, cu gradientul presiunii din pori sczut. Fluidele de tip Flo-Pro

cuprind un numr minim de compui, fiecare dintre acetia avnd funcii bine definite. Proiectarea

unui sistem Flo-Pro se face n fiincie de cerinele specifice fiecrei sonde, aditivii utilizai

dizolvndu-se bine n apdulce, apde mare sau saramuri. n mod obinuit se preparcu densiti

pnla 1400kg/m3i pot fi folosite pnla temperaturi de 120C. Reetele speciale se pot extinde i

peste aceste limite.

Flo-Vis, biopolimer (gum xanthanic) care confer fluidului proprieti reologice

deosebite i de suspendare a solidelor. Concentraiile deFlo-Vis variaz ntre 3...7,2kg/m3, iar n

cazuri speciale, pentru crearea unor dopuri de fluid cu viscozitate ridicat, ntre 8,6...11,5kg/m3.

Pentru a obine performane optime, valoarea concentraiei de Flo-Vis trebuie s fie maimare dect concentraia minim de biopolimer necesar pentru a conferi capacitate de

suspensie i transport a solidelor (numiti concentraie criticde polimer, care este o funcie

relativde valoarea viscozitii la viteze de forfecare sczute).

NaCli/sau KCl, confersistemului proprieti inhibitive i mresc densitatea farcreterea

coninutului de solide. n plus, prezena srurilor contribuie la creterea stabilitii

biopolimerului. la temperaturi ridicate i accentueazproprietile de viscozitate la viteze de

forfecare reduse..

Kla-Cure, compus chimic cu mas molecular mic, solubil n ap, compatibil cu

biopolimerulFlo-Vis cruia i accentueazfunciunile.

Datorit caracterului amfoter produsul Kla-Cure se leagde argile i marne, mpiedicnd

hidratarea acestora la contactul cu fluidul de foraj sau filtratul lui. Concentraia optimvariaz

ntre 6...17kg/m3.

Caracteristica distinctiva sistemelor Flo-Pro este comportamentul vscoelastic: sunt

caracterizate de viscoziti ridicate la viteze de forfecare sczute i gelaii constante, cu valori

moderate, la viteze de forfecare ridicate. Acest comportament confero capacitate deosebit

de curire a gurii de detritus, calitate esenialmai ales n sondele cu nclinare mare, pn la

orizontal.

SistemeleFlo-Pro sunt preferabile i pentru cprotejeaz stratele productive la traversarea

acestora prin foraj. Alctuite cu aditivii prezentai, din acest punct de vedere sunt de subliniat: lipsa


7/84

solidelor chimic inerte (bentonit, baritetc), filtrat redus i cu razde ptrundere micdatorit

viscozitii, turt uor de ndeprtat cu soluii acide sau cu soluii de hipoclorit ce dizolv

biopolimerul.

a.

Densitatea minima noroiului:

0,102p bar m = 0,186f bar m = ( )sup2700

10......20 271000

p bar= =

min

5 5 30,10210 70 10 809,81

p

n kg mg

= + = + 1100 ;

Pentru evitarea fisurrii rocilor densitatea maxima fluidului de foraj va fi:

max

sup 5 5 30,185 2710 101000 9,81 1000 9,81

f

n

pkg m

g g

= =

= 1610

Deoarece se recomandutilizarea de fluide cu densiti ct mai mici, pentru cazulde fase alege densitatea 31100n kg m =

b.

Caracteristicile reologice:

n funcie de densitate valorile caracteristicilor reologice vor fi:

- viscozitatea plastic:

0,033 22 0,033 1100 22 14,3p n cP = = =

- tensiunea dinamicde forfecare:

20 0,0085 7 0,0085 1100 7 2,35n N m = = =

Calcului fluidului de foraj pentru coloana intermediarII (7 in)

Se foreaz n intervalulI

1350iH m= II 2480iH m= , fuid de foraj utilizat Inhibitiv

KCl

Fluide de foraj inhibitive:


8/84

Fluidele din aceastcategorie au la baztot sistemul ap-argil, dar rolul principal n

asigurarea stabilitii sistemului i imprimarea unui puternic caracter inhibitiv mediului apos

este ndeplinit de adaosul de electrolii, polimeri de protecie, substane tensioactive, anumii

fluidizani, substane hidrofobizante etc.

Fluidele de foraj inhibitive previn sau ntrzie hidratarea, umflarea i dispersarea rocilor

argiloase i n acelai timp prezint inerie mare la contaminanii clasici de tipul argilelor,

electroliilor i temperaturilor ridicate. Se folosesc la traversarea intervalelor groase de marne i

argile sensibile la ap, pentru reducerea dificultilor de foraj generate de contactul roc-fluid

(nvscoarea noroiului, aglomerri de detritus, instabilitatea pereilor gurii de sond), la

deschiderea stratelor productive cu intercalaii argiloase (murdare).

Fluide inhibitive pe bazde ioni de K

Acestea sunt cunoscute i sub denumireaK-plus i s-au dovedit a fi cele mai inhibitive

noroaie din seria fluidelor pe bazde api argil. Mecanismul prin care ionul de potasiu previne

hidratarea i/sau dispersarea solidelor argiloase se explicprin faptul cionul de K+intrn schimb

cationic cu ionii deNa+i Ca+de pe suprafaa particulelor de argil, el nscriindu-se (ncastrarea

ionuluiK+) aproape perfect n golurile hexagonale ale tetraedrilor de siliciu i oxigen de la

suprafaa plcuelor de bentonit. De asemenea, ionul de potasiu este fixat de argilcu o energie

de legturmult mai mare dect ali cationi schimbabili, ceea ce imprimo mai mare rigiditateargilei, mpiedicnd astfel hidratarea i dispersarea agregatelor argiloase. Concentraia de potasiu

n noroi trebuie sfe cu att mai mare cu ct argilele traversate sunt mai hidratabile i mai

dispersabile (concentraia variazntre 30... 200kg/m3).Noroaiele pe bazde potasiu au un coninut

mare de apliberi o vitezde filtrare mrit, de aceea este necesar un antifiltrant, de obicei un

polimer cu aciune inhibant.

n Romania se utilizeazo variantde fluid cu clorurde potasiu i fluidizani inhibitori,

denumitINHIB-KCl. Acesta este un amestec de lignosulfonai, humai i dicromai, care amplific

efectul inhibant al ionului de potasiu; rezultatele procesului sunt:

prevenirea dispersrii detritusului argilos (prin adsorbie la suprafaaacestuia);

scderea viscozitii i gelaiei, datoritfixrii pe particulele elementare deargil, reducnd forele de atracie dintre acestea;

micorarea filtratului fluidului de foraj prin impermeabilizarea turtei decolmatare;


9/84

mrirea stabilitii termice pnla 180... 200C.

c.Densitatea minima noroiului:

0,115p bar m = 0,190f bar m = sup 24,8 1000p bar m=

min

5 5 30,11510 70 10 809,81

p

n kg mg

= + = + 1300 ;


max

sup 5 5 30,190 24,8

10 101000 9,81 1000 9,81f

n

p

kg mg g

= = 1700


d.Caracteristicile reologice:


-

viscozitatea plastic:

0,033 22 0,033 1300 22 20,9p n cP = = =


20 0,0085 7 0,0085 1300 7 4,05n N m = = =

Calculul fluidului de foraj pentru coloana intermediarI (5

89 in )

Se foreazn intervalul 200aH m= I 1350iH m= , fluid de foraj utilizat Dispersat

Fluide de foraj dispersate (clasice)

Noroaiele naturale


10/84

Aceste fluide au la bazsistemul dispers ap-argil(soluie diluatde bentonitn ap, cu

n = 1040 ... 1060kg/m3, un filtrat de aproximativ 15 cm3i viscozitatea aparentla plnia Marsh

ntre 40...45s) i ndeplinesc cerinele de stabilitate, colmatare i gelificare, necesare forajului.

Preparate la suprafadin argile bentonitice (adesea activate) cu bune proprieti coloidale i de

dispersie, aceste fluide se folosesc la forarea unor intervale de suprafasau a zonelor cu pierderi

de circulaie unde se cer de regulnoroaie cu viscozitate i gelaie ridicate, far alte proprieti

specifice.

Noroaiele naturale i modificrapid proprietile n prezena unor contaminani cum sunt:

pachete groase de marne i argile hidratabile, sruri solubile, temperaturi mari, gaze etc.

e. Densitatea minima noroiului:

0,107p bar m = 0,175f bar m = sup 13,5 1000p bar m=

min

5 5 30,10710 70 10 809,81

p

n kg mg

= + = + 1200 ;


max

sup 5 5 30,175 13,510 10

1000 9,81 1000 9,81

f

n

pkg m

g g

= =

1650

Deoarece se recomandutilizarea de fluide cu densiti ct mai mici, pentru cazul defase alege densitatea 31200n kg m =

f.Caracteristicile reologice:



0,033 22 0,033 1160 22 16,28p n cP = = =


20 0,0085 7 0,0085 1160 7 2,86n N m = = =

Calculul fluidului de foraj pentru coloana de ancorare:


11/84

Se foreazn intervalul 0 0H m= 200aH m= , fluid de foraj utilizat Natural

g. Densitatea minima noroiului:

0,098p bar m = 0,146f bar m = sup 2 1000p bar m=

min

5 5 30,09810 70 10 709,81

p

n kg mg

= + = + 1150 ;


max

sup 5 5 30,146 210 10 14001000 9,81 1000 9,81

f

n

pkg m

g g

= =


h.Caracteristicile reologice:



0,033 22 0,033 1150 22 15,95p n cP = = =

-

tensiunea dinamicde forfecare:

20 0,0085 7 0,0085 1150 7 2,775n N m = = =

Seciunea1

217 in

Interval forat ( m ) 0-53 53-68 68-143 143-293 293-423 423-573 573-605 Marsabonare Tubaj3

813 in cimentare

Tip Fluid NATURAL DISPERSAT

sG in ( )3kgf dm

1,1 1,1 1,14 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15

F.V. ( )s 51 51 55 52 58 57 55 55 55

P.V. ( )cP 10 10 13 13 15 17 16 16 16Y.P.

( )2100lb ft 9 9 13 11 14 14 14 15 15


12/84

10 10 Gs m

( )2100lb ft 2 7 2 7 4 16 4 16 4 19 5 20 4 19 4 19 4 19

Filtrat( )ccm 11 11 9 9 9,5 10 9 9,3 9,3

Turta ( )mm 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

pH 9,5 9,5 9,5 9,5 9 9,5 9 9 9

Seciunea1

412 in

Interval forat( m ) Frezat

Frezatspat

605-645

645-787

787-880

880-1020

1020-1145

1145-1277

1277-1314

1314-1441

Tip Fluid HIBTROL KCl

sG in

( )3kgf dm 1,1 1,1 1,14 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15

F.V. ( )s 68 53 54 54 53 53 54 54 54

P.V. ( )cP 10 16 20 23 26 31 33 33 28Y.P.

( )2100lb ft 14 12 16 17 28 28 28 30 20

10 10 Gs m

( )2100lb ft 2 4 2 4 2 4 2 5 3 6 4 7 3 7 4 6 3 8

Filtrat( )ccm 4,4 4,1 3,4 3,4 3,6 3,5 3,3 3,2 3,5

Turta ( )mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5pH 9,5 9,5 9,5 9,5 9,7 9 9,5 9,6 9,7

Cloruri

kg vag734 753 762 762 740 730 713 724 724

Interval forat( m )

1441-1507

1507-1553

1553-1615

1615-1694

1694-1770

1770-1864

1864-1873

1873-1897


sG in

( )3kgf dm 1,29 1,28 1,29 1,29 1,29 1,30 1,30 1,29

F.V. ( )s 55 54 52 52 52 51 53 52

P.V. ( )cP 31 32 30 33 35 31 31 31Y.P.

( )2100lb ft 21 22 19 19 22 21 20 20

10 10 Gs m 3 7 4 8 3 8 4 8 5 14 5 17 4 17 4 17


13/84

( )2100lb ft

Filtrat( )ccm 3,6 3,8 3,8 3,6 3,6 3,7 3,5 3,6

Turta ( )mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

pH 9,5 9,4 9,3 9,5 9,3 9,3 9,2 9,2

Cloruri kg vag 696 677 677 658 685 694 685 685

Interval forat ( m ) 1897-1920 1920-1958 1958-2058 2058-2072 Reparaii 2072-2152 2152-2257 2257-2268


sG in

( )

3kgf dm 1,31 1,32 1,32 1,32 1,35 1,35 1,35 1,35

F.V. ( )s 51 53 49 52 53 52 52 51

P.V. ( )cP 26 34 31 32 34 34 33 34Y.P.

( )2100lb ft 17 21 22 22 20 20 20 24

10 10 Gs m

( )2100lb ft 3 13 5 17 5 16 5 18 6 22 6 28 4 22 6 22

Filtrat( )ccm 3,6 3,6 3,8 3,8 3,7 3,7 3,7 3,8

Turta ( )mm 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1 1

pH 9,5 9,3 9,3 9,45 9,4 9,35 9,3 9,35

Cloruri kg vag 685 685 723 704 677 677 686 686

Interval forat ( m ) 2268-2282 2282-2346 2346-2354 2354-2376 2376-2412 Pauzteh. VSP 2412-2422


s

G in

( )3kgf dm 1,35 1,35 1,37 1,37 1,41 1,44 1,48 1,5

F.V. ( )s 57 57 54 53 60 58 59 64

P.V. ( )cP 33 33 38 37 39 40 39 42Y.P.

( )2100lb ft 23 23 28 27 24 24 28 28

10 10 Gs m 6 26 6 26 6 24 6 27 5 22 4 24 6 29 7 34


14/84

( )2100lb ft

Filtrat( )ccm 3,7 3,7 3,5 3,5 3,5 2,9 2,8 2,8

Turta ( )mm 1 1 1 1 1 1 1 1

pH 9,25 9,25 9,35 9,2 9 9,28 9,15 9,1

Cloruri kg vag 677 677 677 677 629 667 667 667

Interval forat ( m ) 2422-2474 2474-2495 Carotajgeofizic

Carotajgeofizic

Marsabonare

Tubaj5

89 in cimentare


sG in

( )3kgf dm 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

F.V. ( )s 66 62 60 60 63 63

P.V. ( )cP 42 43 43 43 45 45Y.P.

( )2100lb ft 28 30 34 34 33 33

10 10 Gs m

( )2100lb ft 7 35 8 32 8 38 8 38 9 38 9 38

Filtrat( )ccm 2,7 2,8 2,9 2,9 3 3

Turta ( )mm 1 1 1 1 1 1pH 9,1 9 9,15 9,15 9,15 9,15

Cloruri kg vag 667 667 667 667 667 667

Seciunea1

28 in

Interval forat( m ) Frezat

Frezat +Spat

2495-2506

2506-2536

2536-2539

Carotajgeofizic

2539-2541

Carotajgeofizic

2541-2569

2569-2573

2573-2596


sG in

( )3kgf dm 1,19 1,16 1,15 1,15 1,15 1,15 1,14 1,14


15/84

F.V. ( )s 49 50 49 49 52 51 53 53

P.V. ( )cP 18 22 20 20 20 20 18 18Y.P.

( )2100lb ft 17 16 14 14 15 14 16 16

10 10 Gs m ( )2100lb ft

3 12 2 11 2 12 2 12 3 1 4 3 12 3 1 2 3 14

Filtrat( )ccm 4,5 3,9 3,7 3,7 3,5 3,5 3,5 3,6

Turta ( )mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

pH 9 11,2 10,75 10,75 10,6 10,5 10,2 10

Cloruri kg vag 570 570 534 534 534 524 515 505

Interval forat( m )

2596-2627

2627-2652

2562-2556

Carotajgeofizic

2456-2668

2668-2695

2695-2701

Carotajmecanic

2701-2704,6

2704,6-2706

Carotajgeofizic


sG in

( )3kgf dm 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14 1,14

F.V. ( )s 52 52 49 52 50 50 54 55

P.V. ( )cP 19 19 19 19 19 19 20 20Y.P.

( )2

100lb ft 16 17 16 16 15 16 15 16

10 10 Gs m

( )2100lb ft 3 14 3 14 4 15 4 16 4 18 4 17 4 20 4 22

Filtrat( )ccm 3,7 3,6 3,6 3,6 3,6 3,7 3,5 3,5

Turta ( )mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

pH 10 9,8 9,8 9,5 9,3 9,3 9,5 9,55Cloruri

kg vag496 496 487 486,2 486,2 486,2 486,2 486,2

Interval forat( m )

2706-2726

2726-2735

2735-2737

2737-2738,5

2738,5-2744,5

2744,5-2745,8

2745,8-2760

Carotajgeofizic


sG in

( )3kgf dm 1,13 1,14 1,14 1,13 1,14 1,14 1,14 1,13


16/84

F.V. ( )s 51 51 51 50 59 49 48 48

P.V. ( )cP 19 19 19 19 19 19 19 18Y.P.

( )2100lb ft 15 15 17 16 14 13 12 13

10 10 Gs m ( )2100lb ft

3 18 3 18 3 17 3 17 3 16 3 16 3 16 3 15

Filtrat( )ccm 3,9 3,9 3,9 3,8 3,7 3,9 3,9 3,8

Turta ( )mm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

pH 9,3 9,35 9,3 9,4 9,35 9,4 9,4 9,35Cloruri

kg vag476,7 476,7 476,7 466,7 466,7 466,7 466,7 467,1

Calculul coloanei de suprafata(ancorare)

Pentru stabilirea compunerii coloanei se considera solicitarea de intindere axiala inmomentul final al operatiei de cimentare, la asezarea dopului plin pe inel de retinere.Dupa aceasta se determina adancimea maxima de golire a coloanei in vederea evitariiunei turtiri a burlanelor, produsa de presiunea exterioara.

A Calculul la intindere

In calculul sunt luate in consideratie urmatoarele forte:- forta de greutate proprie cu considerarea flotabilitatii, gpF ;

- forta axiala suplimentara ce apare la finalul operatiei de cimentare cand seproduce o crestere a presiunii de pompare la inchiderea coloanei prin asezaeadopului pe inelul de retinere, lFsup ;

Pentru intreaga coloana se pune conditia ca forta axiala, aF sa nu depaseasca forta

admisibila de smulgere din filet, adsF

adsa FF

La limita

adslgpa FFFF =+= sup

Pentru cresterea sigurantei la uzura, la partea inferioara a coloanei se prevede incompunerea ei burlane cu grosime mai mare de perete, pe o lungime de m100..50 . La


17/84

acest tronson se va nota lungimea cu 'l , iar greutatea burlanelor pe unitatea delungime cu 'q .In calcul se considera metoda de jos in sus, primul tronson, aflat deasupra portiunii cuburlane cu grosime mai mare a peretelui, va fi format din burlane cu grosimea ceamai mica a peretelui pentru diametrul respectiv. Mergand spre partea superioara in

compunerea coloanei vor fi cuprinse burlane cu grosimi din ce in ce mai mari. Fortasuplimentara ce apare la finalul operatiei de cimentare se calculeaza cu relatia

0sup ApF il =

unde ip este cresterea de presiune la asezarea dopului, care se considera a avea

valoarea barpi 20..15= ;

0A -aria sectiunii de trecere a burlanelor

2

0 4 ibAA =

ibA fiind diametrul interior al burlanului din tronsonul respectiv.

Pentru un punct de la partea superioara a unui tronson n al coloanei forta axiala datade greutatea proprie se determina cu relatia

=

+

+

=+=

n

i

lnn

ilgpnan FgqlgqlFFF1

sup00

1sup 1''1

Din egalarea fortei axiale cu forta admisibila de smulgere din filet,adsnan

FF = se

poate scrie

adsnln

n

i

iin FFgqlqlg =+

+

=sup

010

1''1

Daca se separa datele pentru tronsonul n se ajunge la relatia

adsnln

n

i

iin

nn FFgqlqlgql =+

++

=sup

0

1

10

1''1

de unde rezulta lungimea tronsonului nl sub forma


18/84

+

+

=

=

0

1sup

001

1

1''1

nn

n

i

lnn

iadsn

n

gq

FgqlqlF

l

Astfel, pentru primul tronson ( )1=n relatia lungimii devine

+

=

01

sup0

1

1

1''1

n

ln

gq

Fgqlads

F

l

Pentru al doilea tronson

+

+

=

02

sup0

110

2

1

11''2

n

lnn

gq

Fqlgqlads

F

l

sau mai departe, tinand seama ca

111'' sup0

11

0ads

FFgqlgql lnn =+

+

se poate scrie

=

02

2

1

12

ngq

adsF

adsF

l

Pentru un tronson n relatia lungimii devine

( )

=

0

1

1

nn

n

gq

nadsFadsnFl

B Determinarea adancimii maxime de golire


19/84

Se determina adancimile maxime de golire pentru fiecare tronson al coloanei, deci pentrudiferitele burlane din compunerea coloanei stabilita in conditiile sarcinilor axiale si seconsidera valoarea cea mai mica, aceasta fiind cea maxima admisa pentru coloanarespectiva.Determinarea adancimii mentionate se face din egalarea valorioi presiunii exterioare ce

apare la golire cu valoarea presiunii admisibile de turtire a burlanului din tronsonulrespectiv. Presiunea exterioara este data de coloana hidrostatica de fluid de foraj. Pentruun punct oarecare si pentru care adancimea de golire este gnH se poate scrie

gnn Hgp =ln

Din egalarea cu presiune admisibila de turtire, adtnp , rezulta

adtngnn pHg =

de unde adancimea de golire are expresia

g

pH

n

adtngn

=

Date de calcul- diametrul coloanei de tubare ( )mminDc 4,40616= formata din burlane otel 55I

cu imbinari cu filet rotund si mufa scurta ( )MS ;- caracteristiciloe specifice ale burlanelor sunt date in tabel

Grosime perete, t,mm

Greutate unitara,q ,

mkg

Pres. admis. deturtire, adtp , bar

Forta admis. desmulgere, adsF , kN

13,11 62,111 3,70 1805

57,12 01,125 2,97 2077

- adancimea de introducere a coloanei, mH 600= ;

- densitatea fluidului8 de foraj, 31300 mkg

n = ;

- presiunea suplimentara la cimentare, barp l 20sup = ;

La partea inferioara a coloanei, pe o lungime ml 100'= sunt prevazute burlane cu

grosimea maxima a peretelui mmt 57,12= , avand masa unitaram

kgq 01,125'=

Diametrul interior al burlanelor in zona mentionata estemmtDdi 26,38157,1224,40622 ===

Forta suplimentara la finele cimentarii


20/84

NpdpAF lill 290718102038126,04452

sup2

sup0sup ====

Primul tronson este format din burlane cu grosimea cea mai mica mmt 13,111= , pentru

care kNFadsn 3158= . Lungimea acestui tronson este

m

gq

FgqlF

ln

ln

ads

1545

7850

1300181,962,111

718,2907850

1300181,901,1251001805000

1

1''

01

sup0

1

1 =

+

=

+

=

Deoarece lungimea tronsonului depaseste lungimea coloanei fara tronsonul de baza( )m500 rezulta ca acest tronson va avea lungimea ml 5001= . Deci, compunerea coloaneieste (de sus in jos)

-

ml 100'= mmt 57,12= intre m600 si m500 - ml 5001= mmt 13,111= intre m500 si m0

Adancimea de golire pentru burlanele din tronsonul cu mmt 13,111= , pentru care

presiunea admisibila de turtire este barpadt 3,701= va fi

mg

pH

n

adtg 2,55181,91300

103,70 511 =

=

=

Deci coloana poate sa ramana goala pe intervalul m550..0 .

Calculul coloanei pierdute

Se considera solicitarea simpla la presiunea exterioara produsa prin impingerea laterala amaximului de sare, in conditia coloanei goale. Deci, un caz al golirii totale a coloanei.Dupa stabilirea componentei coloanei la presiune exterioara se procedeaza la verificareala solicitarea de intindere sub propria greutate, tinandu-se seama de flotabilitate

A.Calculul la presiune exterioara

In cazul impingerii sarii presiunea exterioara se determina cu relatia

Hgp eche =

unde ech este densitatea echivalenta a rocilor situate deasupra punctului considerat, 3m

kg;

g- acceleratia gravitationala,2

81,9s

mg= ;


21/84

H- nadancimea, m ;La randul ei densitatea echivalenta se calculeaza cu relatia

rech

=1

unde este coeficientul lui Poisson pentru sare ( )42,0= ;

r - densitatea medie a rocilor situate deasupra masivului de sare,

32700..2300

m

kgr= ;se considera, in general, ca 32500 m

kgr= ;

Termenul

=1

se mai numeste si coeficient de impingere laterala; pentru cazul dat

724,0= .De asemanea rezulta o valoare a densitatii echivalente

33,18102500724,0

m

kgrech ===

Date de calcul

- diametrul coloanei de tubare ( )mminDc 4,193857= formata din burlane otel

80N cu imbinari cu filet rotund si mufa lunga ( )ML ;- intervalul tubat; adancimea initiala mHi 2500= si adancimea finala

mHf 3600= ;

- caracteristicile specifice ale burlanelor necesare calculului sunt prezentate in tabel

Grosime perete, t,mm

Greutate unitara,

q ,m

kg

Pres. admis. deturtire, adtp , bar

Forta admis. desmulgere, adsF , kN

33,8 32,39 4,234 1246

52,9 23,44 3,330 1462

92,10 19,50 3,452 1713

75,12 09,58 1,607 2029

27,14 75,63 3,745 2300

11,15 47,67 4,793 2790

86,15 16,70 2,800 2572

- densitatea fluidului de foraj3

1850m

kgn=

Presiunile exterioare la adancimile corespunzatoare capetelor coloanei pierdute (linerului)sunt:


22/84

- la partea superioara, mHi 2500=

barHgp iechei 9,44310250081,93,18105 ===

- la partea inferioara, mHf

3600=

barHgp fechef 3,63910360081,93,18105 ===

Din valorile presiunilor exterioare limita si presiunilor admisibile de turtire ale burlanelorrezulta ca la partea superioara a linerului se afla burlane cu grosimea de perete

mmti 92,10= , pentru care barpadti 3,452= ( )eiadti pp , iar la partea inferiara burlane cugrosimea peretelui mmtf 27,14= , pentru care barpadtf 3,745= )efadtf pp .Rezulta ca in compunerea coloanei vor intra burlane din trei categorii de grosime deperete: mt 92,10= la partea de sus, mmt 75,12= in zona mediana si mmt 27,14= la

partea de jos.Pentru determinarea lungimii tronsoanelor pot fi utilizate trei variante de calcul- varianta grafica;- varianta analitica de jos in sus;- varianta analitica de sus in jos;

Varianta grafica

Se traseaza la scara variatia presiunii exterioare pe intervalul coloanei si se marcheazapresiunile admisibile de turtire ale burlanelor. Se determina punctele de intersectiecaracteristice, de unde rezulta adancimile de trecere dintre tronsoane, respectiv lungimile

acestora.

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

Varianta analitica de jos in sus

Lungimile tronsoanelor coloanei se determina din egalitatea dintre presiunea exterioaraefectiva cu presiunea admisibila de turtire a burlanelor avand valoarea cea mai mica latrecerea de la un tronson de burlan la altul, adte pp = .

Primul tronson de burlan va avea grosimea peretelui pentru care presiunea admisibila de

turtire are valoarea imediat superioara sau cel putin egala cu presiunea exterioara efectivade la capatul inferior al coloanei, efadt pp 1 . Lungimea acestui prim tronson este

conditionata de valoarea presiunii admisibile de turtire a burlanelor din cel de-al doileatronson, cu grosime mai mica a peretelui burlanului.Pentru trecerea dintre tronsonul unu si doi din egalitatea presiunilor rezulta

2121 adtfeche plHgp ==


23/84

de unde

g

pHgl

ech

adtfech

=

21

Din aceeasi conditie de egalitate a presiunilor la trecerea dintre al doilea si al treileatronson se scrie

32132 adtfeche pllHgp ==

de unde

g

pp

g

plHgl

ech

adtadt

ech

adtfech

=

=

2131

2

Relatia pentru determinarea unui tronson n se poate scrie sub forma

( )( )

g

pp

g

plHg

lech

nadtadtn

ech

nadt

n

i

ifech

n

=

= ++

=

1

1

1

1

Pentru exemplul de fata la care barpef 3,639= , primul tronson este compus din burlane

cu grosimea peretelui mmt 27,141= la care barpadt 3,7451= .

Lungimea acestui prim tronson, 1l , este conditionata de rezistenta la turtire a burlanelorcu grosimea peretelui imediat inferioara, mmt 75,122= la care barpadt 1,6072= .

In consecinta lungimea primului tronson cu mmt 27,141= va fi

mg

pp

g

pHgl

ech

adtef

ech

adtfech 3,1811081,93,1801

1,6073,6395

221 =

=

=

=

Lungimea celui de-al doilea tronson, 2l , cu grosimea peretelui burlanului mmt 75,122= ,este conditionata de presiunea admisibila de turtire a burlanelor cu grosimea pereteluiimediat inferioara, mmt 92,103= , la care barpadt 3,4523= . De aici rezulta ca

mg

pp

g

plHgl

ech

adtadt

ech

adtfech 7,8711081,93,1801

3,4521,6075

21312 =

=

=

=


24/84

Lungimea celui de-al treilea tronson (ultimul), 3l , cu grosimea peretelui burlanului

mmt 92,103= rezulta din diferenta dintre lungimea coloanei si lungimile celor doua

tronsoane calculate

( ) ( ) mllHHl if 477,8713,18125003600213 =+=+=

Deci, de jos in sus compunerea coloanei pirdute este- primul tronson: mmt 27,141= , ml 3,1811 = intre m7,3418..3600

- al doilea tronson; mmt 75,122 = , ml 7,8712 = intre m2547..7,3418

- al treilea tronson; mmt 92,103= , ml 473 = intre m2500..2547

Varianta analitica de sus in jos

Pentru primul tronson, format din burlane cu grosimea de perete, 1t , corespunzatoarepunctului de la partea superioara a coloanei, iH , adancimea maxima de introducere este

data de presiunea admisibila de turtire, 11 adte pp = .

Deoarece presiunea exterioara la adancimea mentionata este

( )11 lHgp ieche +=

rezulta ca

11 adtech plHg =+

de unde lungimea primului tronson este

g

pp

g

Hgpl

ech

eiadt

ech

iechadt

=

=

111

Pentru al doilea tronson, format din grosimea peretelui, 2t , imediat superioara grosimii

1t , se poate scrie

( ) 2212 adtieche pllHgp =++=

de unde rezulta

g

pp

g

lHgpl

ech

adtadt

ech

iechadt

=

+=

12122

)(


25/84

Pentru un tronson n relatia lungimii este

g

pp

g

lHgp

lech

nadtadtn

ech

n

i

iechadtn

n

=

+

=

=

)1(

1

1

)(

In cazul de fata rezulta urmatoarele lungimi de tronson

mg

ppl

ech

eiadt 471081,93,1801

9,4433,4525

11 =

=

=

mg

ppl

ech

adtadt 7,8711081,93,1801

3,4521,6075

122 =

=

=

mg

ppl

ech

adtadt 2,7781081,93,1801

1,6073,7455

233 =

=

=

Deoarece suma lungimilor tronsoanelor

mlll 9,16962,7787,87147321 =++=++

depaseste lungimea linerului rezulta ca ultimul tronson, cel de-al treilea, are lungimeaefectiva

mllHHl if 3,181)7,87147(25003600)( 213 =+=+=

In final rezulta o compunere de sus i jos a linerului-

primul tronson: mmt 92,101 = , ml 471 = intre m2547..2500- al doilea tronson; mmt 75,122 = , ml 7,8712 = intre m7,3418..2547

- al treilea tronson; mmt 27,143 = , ml 3,1813 = intre m3600..7,3418

B.Verificarea la intindere axiala

Calculul de verificare la intindere axiala se realizeaza de jos in sus considerandcapacitatea de rezistenta a burlanelor la smulgere din filet. In orice punct al coloanei fortaactiva data de greutatea proprie a burlanelor aflate sub punctul respectiv, aF , trebuie sa

fie mai mica sau cel mult egala cu forta admisibila de smulgere din filet a burlanuluirespectiv, )( adsaads FFF < Se face verificarea la punctele de trecere de la un tronson la altul.La trecerea de la primul tronson la al doilea tronson se cere ca

221 adsa FF

unde kNFads 20292 = corespunzatoare burlanelor cu mmt 75,122=


26/84

=

01121 1

na lgqF

1q fiind greutate unitara a burlanelor din tronsonul 1

( )mmt 27,14

1= iar

0 densitatea

otelului burlanelor

= 30 7850 m

kg .

kNNFa 9398,858,859397850

190013,18181,975,6321 ==

=

Deoarece )20299398,85(232


27/84

3q fiind greutatea pe unitatea de lungime a burlanelor din tronsonul al treilea

( )mmt 92,103=

( ) kNNFa 478,4864864784719,507,87109,583,18175,63

7850

1900181,9 ==++

=

Deoarece )1713478,486(3


28/84

KTT

T stm05,334

2

282387

2 =

+=

+=

Coeficientul mediu de neidealitate al gazelor

12

11

2 =

+=

+= st

m

ZZZ

Presiunea gazelor la baza coloanei (la talpa)

barHpp ppt 5393500154,0 ====

Presiunea la partea superioara coloanei

bareepp RTZ

Hg

tsmm

rg

4,423539 2875,3341350081,9675,0

===

Densitatea medie a gazelor din coloana, mg

Hgpp mgst +=

3

5

7,336350081,9

10)4,423539(m

kg

Hg

pp stmg =

=

=

Se considera coloana plina cu gaze avand aceasta densitate constanta pe intreaga inaltimea coloanei.

Diferentialul de presiune, intre interiorul si exteriorul coloanei, intr-un punct aflat laadancimea xH

- presiunea interioara

xmgsix Hgpp +=

-

presiunea exterioara

xamex Hgp =

- diferentialul de presiune

xmgamsexixix Hgpppp == )(

Diferentialele de presiune la capetele coloanei- la suprafata 0=H

@@@@-

la partea inferioara a coloanei ( )mHHx 3500==

barHgpHgpp amtmgamsip 7,17110350081,91070539)(5 ====

Variatia diferentialului de presiune ce actioneaza ca presiune interioara asupra coloanei


29/84

@@@@@@@@@@

In conformitate cu variatia solicitarii de presiune interioara, coloana urmeaza a ficompusa din burlane care au capacitatea de rezistenta in crestere de jos in sus: burlane cu

presiune admisibila de spargere mai mica la paretea inferioara cu presiune admisibila despargere mai mare la partea superioara. Deci: la partea de jos burlane cu presiuneaadmisibila de spargere imediat superioara valorii bar7,171 iar la partea superioaraburlane cu presiunea admisibila de spargere imediat superioara valorii bar4,423 .

Presiunile admisibile de spargere ale burlanelor cu diametrul inD 859= , din clasele de

otel 55J si 80N sunt

spap , bart, mm

otel 55J 80N

94,893,1005,1199,1184,13

7,2173,244

---

-6,3555,3910,428 0,490

Din datele de mai sus rezulta ca in compunerea coloanei vor intra burlaneledin otel 55J cu grosimile de perete

mmt 94,8= si mm03,10- din hotel 80N cu grosimile de perete

mmt 03,10= , mmt 05,11= si mmt 99,11=

2.Compunerea coloanei de tubarePentru calculul de compunere al coloanei se pot utiliza trei variante de calcul

- varianta grafica;- varianta analitica de jos in sus;- varianta analitica de sus in jos.

Varianta graficaNecesita precizie mare in trasarea grficului de variatie a solicitarii de presiune interioarasi de stabilire a punctelor de intersectie a liniei de variatie presiunii cu liniilecorspunzatoare presiunilor admisibile de spargere.

@@@@@@@@@@@@@@@@@@

Varianta analitica de jos in susDe jos in sus se utilizeaza urmatoarele burlane


30/84

- primul tronson mmt 94,81 = 55J

- al doilea tronson mmt 03,102 = 55J

- al treilea tronson mmt 03,103 = 80N

- al patrulea tronson mmt 05,114 = 80N

-

al cincilea tronson mmt 99,115 = 80N

Lungimea unui tronson al coloanei se determina din compararea presiunii efective asupraburlanelor si presiunii admisibile ale burlanelor celor mai slabe ca rezistenta in punctul detrecere dintre doua tronsoane adiacente. Deoarece, de jos in sus, capacitatea de rezistentaa burlanelor trebuie sa creasca, la trecerea de la un tronson la altul burlanele cele maislabe sunt cele din tronsonul pentru care se face calculul.Lungimea primului tronson se determina din conditii

121 spai pp =

Deoarece

)()( 1121 lHglHgpp ammgsi +=

rezulta ca

g

Hgppl

mgam

mgamsspa

+=

)(

)(11

Lungimea celui de-al doilea tronson rezulta din conditia

232 spai pp =

Dar

)()( 212132 llHgllHgpp ammgsi +=

si deci

g

lHgpp

l mgam

mgamsspa

+

= )(

)()( 122

Formula generala de determinare a unui tronson n devine


31/84

g

lHgpp

lmgam

n

i

imgamsspan

n

+

=

=

)(

)()(1

1

Rezulta urmatoarele lungimi ale tronsoanelor-

primul tronson mmt 94,81 = 55J

ml 8,64081,9)7,3361070(

350081,9)7,3361070(104,423107,217 551 =

+=

- al doilea tronson mmt 03,102 = 55J

ml 5,39681,9)7,3361070(

)8,6403500(81,9)7,3361070(104,423103,244 552 =

+=


ml 2,154781,9)7,3361070(

)5,3698,6403500(81,9)7,3361070(104,423106,355 553 =

+=

- al patrulea tronson mmt 05,114 = 80N

ml 1,49981,9)7,3361070(

)2,15475,3698,6403500(81,9)7,3361070(104,423105,391 55

4 =

+=

- al cincilea tronson mmt 99,115 = 80N

Lungimea tronsonului reprezinta diferenta dintre lungimea coloanei si suma lungimilorcelorlalte tronsoane

mllllHl 4,443)1,4992,15475,3698,640(3500)( 43215 =+++=+++=

Varianta analitica de sus in josDe sus in jos, in compunerea coloanei, sunt cuprinse urmatoarele tronsoane de burlane

- primul tronson mmt 99,111 = 80N

- al doilea tronson mmt 05,112 = 80N


- al patrulea tronson mmt 03,104 = 55J

- al cincilea tronson mmt 94,85 = 55J


32/84

Lungimea primului tronson se determina din conditia rezistentei burlanelor mai slabe (dinal doilea tronson)

221 spai pp =

Deoarece

1121 lglgpp ammgsi +=

rezulta ca

g

ppl

mgam

spas

=

)(2

1

Pentru al doilea tronson

3212132 )()( spaammgsi pllgllgpp =+++=

de unde

g

lgppl

mgam

mgamspas

=

)(

)( 132

Formula pentru determinarea unui tronson n devine

g

lgppl

mgam

mgamnspas

n

=

)()( 1)1(

Utilizand formulele corespunzatoare se obtin tronsoanele ml 3,4441=

- ml 3,4441= mmt 99,111 = 80N

- ml 1,4992 = mmt 05,112 = 80N

-

ml 2,15473 = mmt 03,103 = 80N

- ml 5,3694 = mmt 03,104 = 55J

- ml 8,6405 = mmt 94,85 = 55J

3.Verificarea coloanei la solicitarea de intindere sub propria greutateIn oricare punct al coloanei este necesar ca forta de greutate a portiunii de coloana aflatamai jos sa nu depaseasca forta admisibila de rezistenta la tractiune.


33/84

Verificarea rezistentei coloanei de tubare la solicitarea de intindereCalculul se efectueaza in conditiile existente la finele operatiei de cimentare, dupaasezarea celui de-al doilea dop de cimentare pe nivelul de oprire al coloanei.Forta axiala de intindere asupra coloanei este data de insumarea a doua forte:

- data de greutate proprie a coloanei, gpF cu luarea in consideratie a

flotabilitatii si- suplimentara, lFsup , rezultata din cresterea presiunii interioare in momentul

inchiderii partii inferioare a coloanei prin asezarea celui de-al doilea dopde cimentare; in general se considera o crestere a presiunii barpi 20..15=

Forta suplimentara mentionata se determina cu relatia

20sup 4 iiil dpApF ==

unde id reprezinta diametrul interior al burlanului din zona in cae se afla inelul de

retinere (la m30..10 deasupra sirului coloanei)Din calculul de rezistenta pentru coloana la presiune interioara, conditia sonda inchisaplina cu gaze, a rezultat o compunere a acesteia data in tabel. Tronsoanele sunt celerezultate prin calculul efectuat de jos in sus. Notatiile folosite in tabel reprezinta: t-grosimea peretelui, q -greutatea pe unitatea de lungime, 0A -aria sectiunii de trecere si

sadF -forta admisibila de smulgere din filet a burlanelor. Ecuatia este data pentru burlane

cu filet rotund, mufa lunga, pentru coeficient de siguranta la smulgere, 75,1=sc .

Caracteristici burlane

Tronson Intervalm

Lungim

eml,

Otelmmt,

mkg

q, 2

0 ,cmA

kNFsad,

1 2,2859..3500 8,640 55J 94,8 62,53

1,403 1151

2 7,2489..2,2859

5,369 55J 03,10 58,59 4,395 1322

3 5,942..7,2489 2,1547 80N

03,10 58,59 4,395 1873

4 3,443..5,942 1,499 80N

05,11

79,64 3,388

2097

5 0..4,443 4,44380N

99,11 00,70

4,381

2300


34/84

Forta suplimentara rezultata din cresterea presiunii interioare, considerand barpi 15= ,

este determinata considerand burlanele din zona nivelului de retinere (primul tronson, cummt 94,8= )

kNApF il 465,60101,154035

0sup ===

Pentru efectuarea calculelor de verificare se considera punctele de trecere de la untronson de burlane la altul, considerand capacitatea de rezistenta a burlanelor celor maislabe.La trecerea de la tronsonul unu la tronsonul doi, unde mmt 94,81 = 55J si

mmt 03,102 = 55J , cu capacitate de rezistenta mai mica sunt burlanele din primul

tronson, la care kNFsad 1151= .

Forta axiala in punctul mentionat

kNFglqF ln

4,337465,60935,276465,6010)7850

1400

1(81,98,64062,53)1(3

sup0

111 =+=+=+=

Deoarece )11514,337(11


35/84

La trecerea dintre al patrulea si al cincilea tronson, unde mmt 05,114 = 80N si

mmt 99,115 = 80N , capacitate mai mica de rezistenta au burlanele din tronsonul al

patrulea, pentru care kNFsad 20974 = .

Forta axiala in punctul respectiv

kNglqFF n 372,154610)7850

14001(81,91,49979,64742,1285)1( 3

04434 =+=+=

Deoarece )2097372,1546(44


36/84

sup este fora suplimentardatde creterea presiunii interioare de la finalul cimentrii;F

este fora admisibilde smulgere din filet a burlanului;adsF

n mod curent, la coloanele de ancoraj se prevede la partea inferioar, pe o lungime50....100al m= burlane cu grosime de perete mai mare, de obicei grosimea maxim. n

acest fel se mrete capacitatea de uzura coloanei respective, uzurce se produce lacontinuarea forajului, datorit rotirii garniturii de foraj. Fora suplimentar datoratcreterii presiunii interioare este exprimatprin relaia :

2sup 4i ia

F p D

=

este creterea presiunii interioare; n mod obinuit se admite 15...20i ip p = ;bar

iaD este diametrul interior al burlanelor mai sus menionate;

Calculul de compunere a coloanei supusla solicitarea de ntindere se desfoardejos n sus. Primul tronson se considercel de deasupra poriunii de coloancu grosimede burlane mare. Acest prim tronson este compus din burlane cu cea mai micgrosimede perete din burlanele de diametru respectiv. Ctre partea de sus a coloanei vor ficuprinse burlane cu grosimi de perete din ce n ce mai mari.

Ca regulgeneraln calculul de compunere a unei coloane de tubare, regulvalabili n cazul de fa, lungimea unui tronson de burlane se determinlund n considerarecondiiile existente la punctul de trecere la tronsonul urmtor.

n cazul de fa, n care coloana este supusla ntindere, se considerfora admisibilde smulgere din filet a burlanelor pentru care se determinlungimea tronsonului. Dupce s-a efectuat calculul de compunere a coloanei la solicitarea axialse poate trece lastabilirea adncimii maxime pnla cere se poate goli coloana respectiv.

Scderea nivelului fluidului de foraj din coloan sub aceast adncime pune npericol integritatea coloanei. Ea se poate turti sub aciunea presiunii exterioare.

Pentru burlanele dintr-un tronson n al coloanei, la care presiunea admisibil deturtire este adstp , din egalarea presiunilor de turtire i hidrostatic:

adstnen n gn adstn gn

n

pp g H p H

g

= = =

APLICAIE

Pentru coloana de ancoraj sunt cunoscute urmtoarele date:

- diametrul coloanei3

813 (339,7 )caD mm= ;

- adncimea de introducere n sond 200aH m= ;


37/84

- adncimea finala sondei 2700H m= ;- densitatea fluidului de foraj 31150n kg m = ;

-

presiunea suplimentarla finalul cimentrii sup 20p bar= ;

- coloana este alctuitdin burlane de oel J-55 cu mbinri cu filet rotund, mufscurt(MS)

Urmeazsse stabileascalctuirea coloanei n condiia solicitrii la ntindere i sse determine adncimea admisibilde golire a coloanei.

COEFICIENI DE SIGURAN PENTRU BURLANEAdncimea sondei ( )H Smulgere sc Spargere spc Turtire tc

m - - -sub 3500 m 1,60 1,10 1,00

1,15 500p bar< 1,000 J-55.C953500......6500 m 1,751,25 500p bar> 1,115 P-110.V150

peste 6500 m 2,00 1,25 1,125 P-110.V150

REZOLVARE

Pentru oelul J-55 coeficientul de smulgere din filet este 1,00; iar pentruadncimea sondei sub 3500 m coeficientul de siguran la smulgere din filet este

1,60sc = . Datele privind caracteristicile burlanelor sunt prezentate n tabelul de mai

jos:

La partea inferioar a coloanei, pe o lungime deinf

50al m= ,i la partea superioar

sup50al m= , se prevd burlane cu grosime de perete mare, chiar maxim 317,9iaD mm= .

Acestea ofer o oarecare siguran la diferitele uzuri ce apar la introducerea sapelor,garniturilor i diferitelor instrumente.

Fora de smulgereGrosimeade perete

( )t

Diametrulinterior( )iD

Masaunitar( )q

adstp Maxim( )sF

Admisibil( )adsF

Oel

mm mm kg m bar kN kN9,65 320,4 81,17 77,9 2286 142910,92 317,9 90,84 106,2 2641 1650J-5512,19 315,3 101,28 134,5 3003 1877


38/84

Fora axialsuplimentardatoratcreterii presiunii interioare:

2 5 2sup 20 10 0,3179 158745 1604 4i ia

F p D N kN

= = =

Primul tronson, aflat deasupra celui cu grosime maximde perete este compus dinburlane cu cea mai micgrosime de perete, 1 9,65t mm= la care 1 1429adsF kN= ,

1 81,17q kg m= i 1 77,9adstp bar= . Lungimea tronsonului va fi:

1 inf inf

3

sup

1

1

11501 1429 10 50 90,84 9,81 1 1587457850 181

115081,17 9,81 11

7850

n

ads a a o

n

o

F l q g F

l m

q g

= = =

Deoarece lungimea tronsonului rezultat din calcul depete necesarul de

100 minf sup

100a a aH l l m = tronsonul de burlane cu grosimea de perete 1 9,65t mm= va

avea lungimea1

100l m=

Ca urmare, din punctul de vedere al solicitrii la ntindere coloana de ancoraj va avea

urmtoarea compunere:

CARACTERISTICI BURLANEInterval

Lungimetronson Calitate

o elGrosime

ereteMasa

unitar Pres. ext. adsF

(m-m) (m) - (mm) (kg/m) (bar) (kN)0-50 50 J - 55 10,92 90,84 106,2 1650

50-150 100 J - 55 9,65 81,17 77,9 1429

150-200 50 J - 55 10,92 90,84 106,2 1650

m

s u p5 0al m=

=

10,92 m m

J-55


39/84

Adncimea de golire pentru burlanele cu grosimea cea mai mic 1 9,65t mm= i cu

177,9adstp bar= va fi:

1

1

577,9 10690

1150 9,81adst

g

n

pH m

g

= = =

Solicitarea la traciune: (garnitura suspendatn aer)

1

1429n

i i ad ad

i

G l q g F kN G F =

= =

( )50 90,84+100 81,17+50 90,84 9,81 168G kN= =

168 1429 coloana rezistkN

B. Calculul de rezistenal coloanei intermediare I :

Pentru coloana intermediarI sunt cunoscute urmtoarele date:

- diametrul coloaneiII

589 (244, 5 )ciD mm= ;

- adncimea de introducere n sondI

1350iH m= ;

- adncimea finala sondei 2700H m= ;-

densitatea fluidului de foraj 31200n kg m = ;

- densitatea apei mineralizate 31070am kg m = ;

- gradientul presiunii fluidului din roca de sub baza coloanei intermediare II

I0,115pi bar m = ;

- gradientul geotermic din zon 00,03t C m = ;

-

densitatea relativa gazelor, 0,675rg bar m = :- coeficientul de neidealitate al gazelor la partea de jos i partea de sus a coloanei

se consider 1jos susz z= = ( aceastvaloare corespunde gazelor perfecte ):

- temperatura medie la suprafa 09st C= ;

- constanta generala gazelor 287R J kg K= .


40/84

Urmeaz s se stabileasc alctuirea coloanei de tubare la presiune n condiia sondnchisplincu gaze i sse verifice respectiva coloan la solicitarea de ntindere subpropria greutate.

RezistenmbinareGrosimeade perete

( )t

Masaunitar( )q

spp adspp Maxim( )sF

Admisibi( )adsF

Oel

mm kg m bar bar kN kN8,94 53,52 242,7 220,6 2015 1259

58 9

244,5

in

mm

J-5510,03 59,58 272,4 247,6 2313 1445,6

Deoarece = sub 3500H m , coeficientul de siguranla smulgere 1,60sc = . Presiunea

interioar 500

ip bar< , coeficientul de siguran

la spargere

1,10spc = .

a) Presiuni la interiorul coloanei:

Presiune la partea inferioara coloanei este egalcu presiunea de strat:

infint0,115 1350 156

ep p ip p H bar= = =

Temperatura:

- la partea inferioara coloanei:

I

0inf 273 0, 03 1350 273 313,5t iT H K= + = + =

-

la suprafa( la partea superioara coloanei):

0sup 273 9 273 282sT t K= + = + =

-

temperatura medie:

0313, 5 282 279,752 2

i sm

T TT K

+ += = =

Coeficientul mediu de neidealitate al gazelor:


41/84

s 1 1 1

2 2jos us

m

z zz

+ += = =

Presiunea la partea superioara coloanei:

I

sup inf

0,675 9,811350279,751 287

int int 156 140rg i

m m

g H

T z Rp p e e bar

= =

Densitatea medie a gazelor:

inf sup

I

int int 5 3156 140 10 1209,81 1350mg i

p pkg m

g H

= =

b) Presiuni la exteriorul coloanei:

Presiunea la partea inferioara coloanei:

inf I

51070 9,81 1350 10 142ext am ip g H bar = =


sup0extp bar=

c) Diferenele de presiune ce solicitcoloana:

La partea inferioara coloanei:

inf inf inf int156 140 16i ext p p p bar = = =

La partea superioara coloanei:

sup sup supint130 0 140i ext p p p bar = = =

d) Compunerea coloanei la solicitarea de presiune interioar:

Din datele referitoare la presiunile ce solicit coloana de tubare (inf

16ip bar = la

partea inferioarisup

140ip bar = ) i din valorile presiunilor admisibile de spargere ale


42/84

burlanelor prezentate n tabel rezultcn compunerea coloanei sunt cuprinse burlaneledin oel J-55 cu 1 8,94t mm= .

Pentru calculul de compunere al coloanei se va utiliza varianta analitic de jos nsus. Primul tronson va fi din oel J-55 cu grosimea de perete 1 8,94t mm= care are

presiunea admisibil de spargere1

220,6adspp bar= imediat superioar presiunii de

solicitare a coloanei la baz,inf

16ip bar = .

Lungimea primului tronson va fi:

( ) ( )1 inf 5

1

220, 6 1610 2195

9,81 1070 120adsp i

am mg

p pl m

g

= = =

Deoarece lungimea obinut este mai mare dect necesarul de 1350 m 1l va avea

lungimea:

1 1350corectatl m=

n consecincompunerea coloanei va fi:



o elGrosime

ereteMasa

unitar adsF

(m-m) (m) - (mm) (kg/m) (kN)0-1350 1350 J - 55 8,94 53,52 1259

e)

Verificarea coloanei la solicitarea de ntindere:

11 1 11350 8,94 53,52 1259adsFl m t q Ng kmm k m == = =

31 1 1

12001 53,52 9,81 1 1350 10 600,44

7850

n

o

F q g l kN

= = =

11coloana rezistadsF F<

Profilul coloanei intermediare I va arta aa:


43/84

C. Calculul de rezistenal coloanei intermediare II:( 7 in )

Pentru coloana intermediarII sunt cunoscute urmtoarele date:

- diametrul coloaneiII

7 (177,8 )ciD in mm= ;

-

adncimea de introducere n sond II 2480iH m= ;- adncimea finala sondei 2700H m= ;- densitatea fluidului de foraj 31300n kg m = ;

- densitatea apei mineralizate 31070am kg m = ;

- gradientul presiunii fluidului din roca de sub baza coloanei

II0,115pi bar m = ;

J-551 1350l m=

I1350iH m=

1 8,94t mm=


44/84

-

gradientul geotermic din zon 00,03t C m = ;

- densitatea relativa gazelor, 0,675rg bar m = :

- coeficientul de neidealitate al gazelor la partea de jos i partea de sus a coloaneise consider 1

jos susz z= = ( aceastvaloare corespunde gazelor perfecte ):

-

temperatura medie la suprafa0

9st C= ;- constanta generala gazelor 287R J kg K= .

Urmeaz s se stabileasc alctuirea coloanei de tubare la presiune n condiia sondnchisplincu gaze i sse verifice respectiva coloan la solicitarea de ntindere subpropria greutate.

RezistenmbinareGrosimeade perete

( )t

Masaunitar

( )q

spp adsp turtire adst p p= Maxim

( )sF

Admisibil

( )adsF Oel

mm kg m bar bar bar kN kN6,91 29,79 257,9 234,4 156,5 1039 649,38,05 34,25 300,6 273,2 225,5 1392 870J-559,19 38,72 343,4 312,1 297,9 1632 10208,05 34,25 437,1 397,36 264,1 1966 1228,7

( )

7

177,8

in

mm

N-80 9,19 38,72 499,2 453,81 373 2309 1443,1

Deoarece = sub 3500H m , coeficientul de siguranla smulgere 1,60sc = . Presiunea

interioar 500ip bar< , coeficientul de siguran la spargere 1,10spc = .

= sub 3500H m , coeficientul de siguranla turtire 1,00.tc =

a) Presiuni la interiorul coloanei:

Presiune la partea inferioara coloanei este egalcu presiunea de strat:

infint0,115 2480 285,2

ep p ip p H bar= = =

Temperatura:

-

la partea inferioara coloanei:

0inf 273 0,03 2480 273 347, 4t iT H K= + = + =

-

la suprafa( la partea superioara coloanei):

0sup 273 9 273 282sT t K= + = + =


45/84

- temperatura medie:

inf sup 0347, 4 282 488,42 2m

T TT K

+ += = =

Coeficientul mediu de neidealitate al gazelor:

s 1 1 12 2

jos us

m

z zz

+ += = =


sup inf

0,675 9,812480

488,41 287int int 285, 2 253,7

rg i

m m

g H

T z Rp p e e bar

= =

Densitatea medie a gazelor:

inf sup

II

int int 5 3285,2 253,7 10 1309,81 2480mg

i

p pkg m

g H

= =

b) Presiuni la exteriorul coloanei:

Presiunea la partea inferioara coloanei:

inf

51070 9,81 2480 10 260ext am ip g H bar = = =


sup0extp bar=

c) Diferenele de presiune ce solicitcoloana:

La partea inferioara coloanei:

inf inf inf int285,2 2 56 20i ext p p p bar = = =

La partea superioara coloanei:


46/84

sup sup supint

253,7 0 253,7i ext p p p bar = = =

d) Compunerea coloanei la solicitarea de presiune interioar:

Din datele referitoare la presiunile ce solicit coloana de tubare (inf

25ip bar = la

partea inferioarisup

228ip bar = ) i din valorile presiunilor admisibile de spargere ale

burlanelor prezentate n tabel rezultcn compunerea coloanei sunt cuprinse burlaneledin oel J-55 cu 1 6,91t mm= i 2 8,05t mm=

Pentru calculul de compunere al coloanei se va utiliza varianta analiticde jos n sus.Primul tronson va fi din oel J-55 cu grosimea de perete 1 6,91t mm= , care are presiunea

admisibil de spargere1

234,4adsp

p bar= imediat superioar presiunii de solicitare a

coloanei la baz,inf

25ip bar = .

Lungimea tronsonului va fi:

( ) ( )1 inf 5

1

234,4 2510 2270

9,81 1070 130adsp i

am mg

p pl m

g

= = =

Deoarece lungimea obinuteste mai micdect intervalul necesar de 2480 m , ultimultronson va avea lungimea:

II1 1=2480 2270 210

corectat il H l m= =

n consecincompunerea coloanei va fi:

e) Determinarea rezistenei la presiune exterioar: (varianta analiticde sus n jos)



o elGrosime

ereteMasa

unitar adsF

(m-m) (m) - (mm) (kg/m) (kN)0-2270 2270 J - 55 6,91 29,79 649,3

2270-2480 210 J - 55 8,05 34,25 870


47/84

La partea superioara coloanei ca prim tronson se vor afla burlanele cu cea mai mic

valoare a presiunii admisibile de turtire. Lungimea acestui tronson este egal cuadncimea maximla care pot fi introduse burlanele respective goale la interior.

Se admite coloana complet goaliar n exterior noroiul din timpul tubrii:

II

51300 9,81 2480 10 316, 27e noroi ip g H bar = = =

Din compunerea coloanei vor face parte burlanele

- la partea superioarcu presiunea admisibilde turtire cea mai mic oel J-55,cu 1 6,91t mm= i 156,5adstp bar= .

-

la partea inferioar cu presiunea admisibil de turtire imediat mai mare de316,27 bar- oel N-80 cu 4 9,19t mm= i 373adstp bar=

Lungimea primului tronson J-55 cu 1 6,91t mm= va fi:

1

5

1

156,5 101227

1300 9,81adst

n

pl m

g

= = =

Lungimea celui de-al doilea tronson J-55 cu 2 8,05t mm= va fi:

2 1 52

225,5 156,510 541

1300 9,81adst adst

n

p pl m

g

= = =

Lungimea celui de-al treilea tronson J-55 cu3

9,19t mm= va fi:

3 2 53

297,9 225,510 568

1300 9,81adst adst

n

p pl m

g

= = =

Nu se folosesc burlanele din oel N-80 cu 8,05t mm= ele avnd presiunea admisibilde

turtire mai micdect cea a burlanelor considerate n tronsonul al treilea.

Lungimea celui de-al patrulea tronson N-80 cu 4 9,19t mm= va fi:

4 3 54 373 297,9 10 5881300 9,81

adst adst

n

p pl mg

= = =

Lungimea totala tronsoanelor calculate:

1 2 3 4 1227 541 568 588 2924 2480L l l l l m m= + + + = + + + = >


48/84

Deoarece pentru cel de-al patrulea tronson, format din burlane din oel N-80 cu

4 9,19t mm= i 4 373adstp bar= presiunea admisibil de turtire este mai mare dect

presiunea efectivexterioarmaxim(4

373adstp bar= i max 316,27extp bar= ) lungimea

tronsonului respectiv se calculeaz ca diferen dintre lungimea coloanei i sumalungimilor celorlalte tronsoane:

II

4

41

2480 (1227 541 568) 144corectat i i

i

l H l m=

= = + + =

b) Verificarea coloanei la solicitarea de ntindere: (calculul se face de jos n sus)

44 4 4144 9,19 38,72 1443,1adsl m t mm q k F kNg m= = = =

3

4 4 4

13001 38,72 9,81 1 144 10 46

7850

n

o

F q g l kN

= = =

44coloana rezist

adsF F<

33 3 3568 9,19 38,72 1020

adsFl m t q Nk kmm g m == = =

33 3 3

13001 38,72 9,81 1 568 10 185

7850n

o

F q g l kN

= = =

33 coloana rezistadsF F<

22 2 2541 8,05 34,25 8 7 0adsl m t mm q kg m F kN== = =

32 3 2 2

13001 185 34,25 9,81 1 541 10 336,6

7850n

o

F F q g l kN

= + = + =

22coloana rezistadsF F<

11 1 11227 6,91 29,79 649,3

adsl m t mm q kg F kNm == = =

31 2 1 1

13001 336,6 29, 27 9,81 1 1227 10 631

7850n

o

F F q g l kN

= + = + =


49/84

11

coloana rezistadsF F<

Profilul coloanei va arta n felul urmtor

Profilul coloaneiintermediare II va artaaa:

CARACTERISTICI BURLANE

IntervalLungimetronson Calitate

oelGrosimeperete

Masaunitar ads

F

(m-m) (m) - (mm) (kg/m) (kN)0-1227 1227 J-55 6,91 29,79 649,3

1227-1768 541 J-55 8,05 34,25 870

1768-2336 568 J-55 9,19 38,72 1020

2336-2480 144 N-80 9,19 38,72 1443,1

N-80

1 1227l m=

II 2480iH m=

1 6,91t mm=

J-55

J-55

J-55

2 541l m=

3 568l m=

4 144l m=

3 4, 9,19t t mm=

2 8,05t mm=


50/84

D. Calculul coloanei de exploatare ( liner ):

Coloana de exploatare trebuie sprezinte siguranpentru o perioadlungde timp, ea

fiind elementul prin care se realizeazprocesele legate de exploatarea diferitelor fluide.

Un prim element cruia trebuie si se acorde o atenie deosebiteste stabilirea condiiilor

i strilor de solicitare.

Frecvent, pentru calculul de rezistenal coloanei de exploatare se considersolicitarea

la presiune exterioar cu coloana complet goal. Presiunea este creat de coloana

hidrostatic a fluidului de foraj utilizat la forajul sondei n momentul terminrii

procesului de adncire al sondei. Se neglijeazexistena cimentrii sondei.

Dup stabilirea compunerii la presiune exterioar se procedeaz la verificarea la

ntindere sub propria greutate.

Pentru coloana de exploatare se cunosc urmtoarele:

- diametrul coloanei 5 (127 )ceD in mm= ;

-

adncimea de introducere n sond 2400 2700eH m= ;

- adncimea finala sondei 2700finalH m= ;

- densitatea fluidului de foraj 31100n kg m = ;


51/84

Urmeazsse stabileasccompunerea coloanei la solicitarea de presiune exterioar

cu coloana goali sse fac, daceste necesar, corecturile cerute de solicitarea axialde

ntindere produsde propria greutate.

Deoarece = sub 3500H m , coeficientul de siguran la turtire 1,00tc = iar

coeficientul de siguranla smulgere 1,60sc = .

Presiunile la interiorul coloanei sunt nule, iar la exteriorul acesteia sunt date de

coloana hidrostatica fluidului de foraj.

RezistenmbinareGrosimea deperete ( )t

Masaunitar( )q

tp adstp Maxim( )sF

Admisibil( )adsF

Oel

mm kg m bar bar kN kN

5,59 17,12 211 211 592 3706,43 19,36 285,5 285,5 810 506,25J-557,52 22,34 382,7 382,7 992 620

b) Determinarea rezistenei la presiune exterioar: (varianta analiticde jos n sus)

Burlanele primului tronson de la partea inferioar a coloanei se aleg astfel nctpresiunea admisibil de turtire s fie egal cu sau imediat superioarpresiunii efectivemaxime

1 maxadst ep p .

Lungimea acestui tronson este determinat de capacitatea de rezisten la presiuneexterioara burlanelor care au presiunea admisibilde turtire imediat inferioarcelei dinprimul tronson. Fiind coloande exploatare trebuie s reziste pe toatdurata existeneisondei la diferite solicitri i efecte corozive.

Se admite coloana complet goaliar n exterior noroiul din timpul tubrii:

II

51100 9,81 2700 10 2291 9100e noroi ip g H bar kPa = = = = .

Lungimea primului tronson din oel J-55 cu 1 7,52t mm= va fi:

2

5

1

1100 9,81 2700 285,5 1055

1100 9,81n e adst

n

g H pl m

g

= = =


52/84

Lungimea celui de-al doilea tronson din oel J-55 cu 2 6,43t mm= va fi:

( ) ( )15

12 1100 9,81 2700 55 211 10 6891100 9,81

n e adst

n

g H l pl mg

= = =

Lungimea tronsoanelor calculate:

1 2 55 689 744 400L l l m m= + = + = >

Deoarece valoarea obinut este mai mare dect necesarul de 400 m profilul

coloanei va fi alctuit din doutronsoane, unul din oel J-55 cu 1 7,52t mm= iar cellalt

din oel J-55 cu 2 6,43t mm=

2 1 400 55 345corectat linerl H l m= = =

c) Verificarea la solicitarea de ntindere:

Ca n toate cazurile de calcul la solicitarea la ntindere calculul se face de jos n sus,de la baza coloanei la suprafa. Se au n vedere punctele de trecere ntre tronsoane,considernd capacitatea de rezisten a burlanelor cu for admisibil la smulgere mairedus.

11 1 155 7,52 22,34 620adsFl m t mm q m kkg N= == =

( ) 31 1 1 2 2 22,34 55 19,36 345 9,81 77576 10 77,57F q l g q l g N kN= + = + = =

1 1coloana rezistadsF F>

22 2 2345 6,34 19,36 506,25adsl m t mm q k F kNg m= = = =

3

2 1 2 2

77576 19,36 345 9,81 143098 10 143F F q l g N kN= + = + = =

2 2coloana rezistadsF F>

Profilul coloanei de exploatare (liner) va arta n felul urmtor:


53/84

CIMENTAREA COLOANELOR

Calculul cimentarii coloanei de suprafata(ancorare)In cadrul calculului cimentarii coloanei de suprafata urmeaza a se determina:

- inaltimea de cimentare, cH ;

- proprietatile fizice ale pastei de ciment (densitate, vascozitate plastica sitensiune dinamica de forfecare), p pp si op ;

- volumele de fluide pompate in sonda; pasta de ciment si fluid de refulare,

pV si nV ;

-

Cantitatile de materiale necesare prepararii pastei;

-

Numarul de echipamente necesare-autocontainere de ciment, acN siagregate de cimentare, agN

Date de calcul- diametrul coloanei, )4,406(16 mminDc =

- adancimea de introducere a coloanei, mHa 500=

- diametrul sapei de foraj, mDs 508=

J-55

2 345l m=

2 6,34t mm=

2400 2700eH m=

1 55l m=

J-55

1 7,52t mm=


54/84

- compunerea coloanei de tubarem250..0 mmt 52,121= ml 2501=

m500..250 mmt 13,112 = ml 2502 =

- distanta de la sirul de coloane pana la inelul de retinere, ml 201= ;

-

gradientul de fisurare al rocilor pe intervalul tubat, mbar

f 16,0= ;- densitatea fluidului de foraj, 31250 m

kgn =

- vascozitatea plastica a fluidului de foraj, cPpn 16= ;

- tensiunea dinamica de forfecare a fluidului de foraj, 29 mN

on=

- coeficientul de cavernometrie, 20,11=k ;-

coeficientul de acoperire a pierderilor de pasta in strate si de amestecare apastei la contactul cu fluidul de foraj, 05,12=k

- coeficientul de compresibilitate a fluidului de foraj datorita aerarii,

03,13=k .-

1.Intervalul de cimentareColoana de suprafata se cimenteaza pe toata inaltimea. Deci, mHH ac 500==

2.Caracteristicile fizice ale pastei de ciment2.1.DensitateaDensitatea pastei de ciment se stabileste intre doua valori limita (minima si maxima):

maxmin ppp


55/84

unde f este densitatea unui fluid care, aflat in spatiul inelar din exteriorul coloanei, ar

putea produce fisurarea rocilor prin presiunea hidrostatica creata.

afaff HgHp ==

de unde

3

5

163081,9

1016,0m

kg

g

f

f =

=

=

Ca urmare

3max 15001001630100 mkg

fp ===

Pentru cimentare se va folosi pasta de ciment cu densitatea maxima admisa

31500 mkg

p =

Pasta de ciment cu densitatea de mai sus se incadreaza in categoria pastelor usoare. Laprepararea acesteia in afara cimentului si apei, se mai foloseste si un material solid cudensitate redusa (bentonita, dalomit, cenusa, perlita, etc.).Un material de adaos bun, existent in cantitati mari si la un cost relativ redus este cenusa

de la termocentralele pe carbune. Densitatea ei este 31750..1700 mkg

cen= .

2.2.caracteristicile geologicePentru a se asigura o buna deslocuire a fluidului de foraj de catre pasta de ciment inspatiul inelar este necesar ca vascozitatea plastica si tensiunea dinamica de forfecare alepastei sa fie mai mari decat cele ale fluidului de foraj

pnpp > si onop > .

Obisnuit se admite o valoare mai mare cu %30 pentru vascozitate si cu %20 pentrutensiune

cPpnpp 218,20163,13,1 ===

2118,1092,12,1 mN

onop ===

Deci, caracteristicile fluidelor folosite la cimentare sunt

- pentru fluidul de foraj: 31250 m

kgn = cPpn 16= si 29 m

Non=

-

pentru pasta de ciment; 31500 mkg

p = cPpp 21= si 211 mN

op =

3.Volumele de fluide pompate in sonda la cimentare


56/84

3.1.Volumul de pasta de cimentPasta de ciment ocupa in sonda intregul spatiu inelar dintre coloana si peretele sondei siinteriorul coloanei de sub inelul de retinere

hAHAV iaep +=

unde

)(4

22cge DDA =

2

4 ii DA =

In relatiile de mai sus gD reprezinta diametrul sondei care este mai mare decat al sapei

folosite de foraj

mmDkD sg 5,5565082,11 ===

iar iD diametrul interior al burlanelor la partea inferioara a coloanei

mmtDD ci 1,38413,1124,4062 ===

deci,

3222 5932,268,56203841,04

500)4064,05565,0(4

mVp

=+=+=

359mVp =

3.2.Volumul de fluid de refulareCantitatea de fluid de foraj pompata in sonda dupa pasta de ciment este egala cu volumulinterior al coloanei de la suprafata pana la inelul de retinere

)(3 hHAkV ain =

unde

2

4 imi DA =

imD fiind diametrul interior mediu al coloanei, care,


57/84

3

5

189681,9

10185,0m

kg

g

f

f =

=

=

Ca urmare

3max 17461501896 mkg

p ==

Rezulta ca 3max 1750 mkg

pp ==

Pasta de ciment cu densitatea de mai sus se incadreaza in grupa pastelor normale, cudensitate medie. Acestea au ca materiale de baza pentru preparare ciment si apa, cu

33150 mkg

c = si respectiv, 31000 mkg

a = .

3.Volumele de fluide pompate in sonda3.1.Volumul de pasta de cimentAria sectiunii transversale a spatiului inelar din zona de sub coloana de ancoraj

hAAHHAV ietaienp ++= 3100)]100([

aria sectiunii transversale a spatiului inelar din zona din interiorul coloanei de ancoraj

22222 50835)4,2987,3742,1(4

)(4

mmDDA cgen ===

Aria sectiunii transversale a spatiului inelar din zona din interiorul coloanei de ancoraj

2222222 45072]4,298)85,1124,406[(4

])2[(4

)(4

mmDtDDDA cmaaciaet ====

Aria de trecere a coloanei intermediare in zona de la baza acesteia

2223

233 61263)52,924,298(4

)2(44

mmtDDA cii ====

Volumul de pasta3666 3,732,15,46,672010612631001045072)1005002000(1050835 mVp =++=+++=

33,73 mVp ==

3.2.Volumul de fluid de refulare


58/84

)(3 hHAkV aimn =

222 5901212,27444

mmDA imi ===

36 3,120)202000(105901203,1 mVn == 3

3,120 mVn =

4.Cantitatile de materiale necesare prepararii pasteiPentru pastele de ciment preparate din ciment si apa cantitatile necesare pentru un metrucub de amestec sunt

kgqac

ap

cc 110010003150

100017503150 =

=

=

3650,010003150

17503150mv

ac

pc

a =

=

=

La aceste cantitati corespunde un foctor apa-ciment

59,01100

650===

c

a

q

qm

Cantitatile totale de materiale necesare- ciment kgVqkM pcc 846603,73110005,13 ===

- apa 33 503,73650,005,1 mVvkV paa ===

5.Presiunile de cimentarePresiunea la agregatele de cimentare este data de doua componente:

presiunea necesara invingerii rezistentelor hidraulice sau presiunea de circulatie,

hp si

presiunea data de coloanele de fluide din interiorul si exteriorul coloanei datoritadiferentelor de densitate, p

hc ppp +=

Pentru simplificare se considera ca presiunea de circulaie constph = pe intreaga durata

operaiei. Determinare aei se poate face prin diverse relatii empirice. Dintre acestea outilizare destul de larga o are relatia ?????????

barHpc 3616200001,01601,0 =+=+=

Determinarea presiunilor 0p se face in urmatoarele momente ale cimentarii

1-inceputul operatiei, cand 01=V si 01=fp ;


59/84

2-la terminarea pomparii pastei de ciment

32 3,73 mVV p ==

mA

Vh

i

p

p 12421059012

3,7362

=

==

in acest moment pasta nu a ajuns la baza coloanei; in coloana se afla fluide de foraj peinaltimea de la partea inferioara mhHh pin 7581242200022 ===

Presiunea in acest moment este data de diferenta de presiune hidrostatica dintre exteriorulsi interiorul coloanei

bar

hghgHgp ppnninf

3,1810124281,91750

1075881,9160010200081,91600

)(

5

55

222

=

=

=+=

3-la ajungerea pastei de ciment la baza coloanei

3623 11810200012,2744

mHAVV ciic ====

)( 333 ghghHgp nnppinf +=

Dar 23 pp hh = si 23 nn hh = si atunci

barpp ff 3,1823 ==

4-la finele operatiei de cimentare (vezi figura prima)

34 6,1933,1203,73 mVVV np =+=+=

bar

hHghgHHgHgp inncincpf

7,3110)202000(81,91600102081,91750

10)16002000(81,9160010160081,91750

)]([)(

55

55

4

=

+=

=++=

Deci, in punctele caracteristice

1. 01=V ; barpp c 3611 ==

2. 32 3,73 mV = ; barppp fc 7,173,183622 ==+=

3. 33 118mV = ; barppp fc 7,173,183633 ==+=

4. 34 6,193 mV = ; barppp fc 7,677,313644 =+=+=


60/84

5.Echipamentele necesare cimentariiNumarul de autocontainere

nereautocontai

M

MN

ac

cac 946,8

10000

84660===

Numarul de agregate de cimentare

agregateN

N acag 45,42

9

2 ===

Calculul cimentarii primei coloane intermediareUrmeaza a se determina:

-

Intervalul (inaltimea) de cimentare, cH ;- caracteristicele fizice ale pastei de ciment, p pp si op ;

- volumele de fluide pompate in sonda, pV si nV ;

- cantitatile de materiale necesare prepararii pastei;- presiunile in momente caracteristice ale cimentarii (graficul variatiei

presiunii);- echipamentele necesare prepararii si pomparii in sonda in operatia de

cimentare

Date de calcul

-

diametrul coloanei, )4,298(4311 mminDc =

- adancimea de introducere a coloanei, mHi 2000=

- diametrul sapei de foraj, )4314(7,374 inmDs = ;

- compunerea coloanei de tubare-

))1603..0(16031 mml = , mmt 42,121= , mkg

q 29,891=

)8,1961..1603(8,3582 mml = , mmt 05,112 = , mkg

q 36,802 =

))2000..8,1961(2,383 mml = , mmt 52,93 = , mkgq 94,693 =

- distanta de la sirul coloanei pana la inelul de retinere, mh 20= - diametrul coloanei precedente (de suprafata), )4,406(16 mminDa =

- adancimea coloanei precedente, mHa 600= ;


61/84

- grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei de suprafata,mmtma 85,11= ;

- diametrul interior mediu al coloanei precedente-

mmtDD maaima 1,38385,1124,4062 ===

- gradientul de fisurare al rocilor la baza coloanei intermediare

mbar

f 185,0= ;

- densitatea fluidului de foraj, 31600 mkg

n = ;

- caracteristicele reologice ale fluidului de foraj cPpn 19= si

212 mN

on= ;

- coeficientul de cavernometrie, 20,11=k ;- coeficientul de acoperire a pierderilor de pasta in strate si de amestec a

pastei in fluidul de foraj in zona de contact, 05,12 =k ;- coefici\entul de compresibilitate al fluidului de foraj datorita aerarii,

03,13 =k .

1.Inaltimea de cimentareSe satbilesc doua inaltimi de cimentare: inaltime de cimentare din punct de vederegeologic, cgH si inaltime de cimentare din punct de vedere tehnic, ctH . Cea mai mare

dintre acestea este inaltimea de cimentare.Inaltimea de cimentare cgH se stabileste functie de conditiile specifice. Pentru cazul de

fata se cere ca pasta de ciment sa se ridice in interiorul coloanei precedente cu m100 . Caurmare

mHHH aicg 16001005002000100 =+=+=

In cazul inaltimii de cimentare, ctH se urmareste ca respectiva coloana sa nu cedeze la

sarcina axiala suplimentara produsa de o cerstere a presiunii in coloana concomitenta cuo scadere de temperatura. Se estimeaza o crestere a presiunii interioare barpi 150= si o

scadere a temperaturii Ct 030= .Valoarea inaltimii de cimentare este data de relatia

gq

FFFHgqH

m

adstpiim

ct

+= 1

unde: mq este masa medie a burlanelor coloanei pe unitatea de lungime

piF - forta suplimentara produsa prin cresterea presiunii interioare;

tF - forta suplimentara produsa prin reducerea temperaturii;


62/84

1adsF - forta admisibila de smulgere din filet a burlanelor din tronsonul de la

partea superioara a coloanei, pentru mmt 42,121= kNFads 23481=

La randul lor

iimpi pDF =2

2

bm

o

t AEtF =

unde: este coeficientul lui Poisson pentru materialul burlanelor, 3,0= ;

imD - diametrul interior mediu al coloanei, mcim tDD = 2 ;

- coeficientul de dilatare liniara a materialului burlanelor; pentruotel 41011 = ;E- modulul de elasticitaet al materialului burlanelor, pentru otel

2111006,2

mNE = ;

bmA - aria medie a sectiunii transversale a burlanelor din compunerea coloanei,)( mcmbm tDtA = ;

La randul lor

mmlll

ltltlttm 11,122000

8,3852,98,35805,11160342,12

321

332211 =++

=++

++=

mmtDD mcim 18,27411,1224,2982 === 210877)11,124,298(11,12)( mmtDtA mcmbm ===

m

kg

lll

lqlqlq

qm 32,872000

94,692,38

Indrumar Proiect Foraj

Documents

Transcript of Indrumar Proiect Foraj