Proiect foraj EXEMPLU
Embed Size (px)
Transcript of Proiect foraj EXEMPLU
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
1/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
PROIECT
FORAJUL SONDELOR
TEMA : Proiectarea construciei unei sonde n foraj.
Conductor: conf. dr. ing.SERBAN NICOLESCU
Student: Paraschiv DragosSpecializarea: ForajGrupa: 3Anul: IV
20122013
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
2/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
1.5.2 Caculul garniturii de foraj
1.5.2.1 Datele initiale
N19 Diametrul sondei Ds mm Diametrul prajinilor de foraj
Tabelul dupa care s-au ales prajinile de foraj
Diametrul interior al prajinilor de foraj dpfmm Grosimea de perete a prajinilor de foraj tp=9.19mm Masa unitara a prajinilor de foraj qpkgm Diametrul prajinilor grele de foraj Dpg inchmm Diametrul interior al grajinilor grele dpg mm Masa unitara a prajinilor grele qg kgm Adincimea sondei H=2321 m Densitatea noroiului de foraj n kgm Apasarea pe sapa Gs k Turatia n rotmin Acceleratia gravitationala g=9.81m/s2 Densitatea otelului okgm Coeficientul de siguranta cs Presiunea de pompare pp=115+N= 132 bar Apasarea in fluidul de foraj:
GsGs
no
k
Ds(mm) 175
Dp(inch) 3.5
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
3/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Dg=Ds-3in
Dg=295-76,2=218,8 mm
Din STAS aleg Dg=209,6mm =
inch
Lungimea prajinilor grelelpg
Gsqgg-
no
-
m=99m
Lungimea prajinilor de forajpHlpg m
Prajinile de foraj si cele grele se grupeaza cate 3 , formand astfel un pas.Calculam numarul pasilor:
1.5.2.2 Calculul garniturii la extragere fr circulatie
A. Solicitarea la tractiune
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
4/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
5/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Greutatea prajinilor de foraj :
2,67769481,9222209,31 gLqG ppp N
Greutatea prajinilor grele :
7,23240581,9993,239 glqG ggg N
Aria prajinei in sectiunea 1-1 :
22222 0034.0)1086.0127.0(
4
)(
4
mdDA ppp
/5103,2737
0034,0
)81,9
5,015,0
7850
14001(7,2324052.677694)1)((
mNpA
g
easo
ngGpG
z
Determinarea solicitarii axiale :55 103,27370103,2737 zax N/m
2
Unde:
solicitarea la ncovoiere, ;
Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :a) determinarea tensiunii circumfereniale :
Unde:
p
e
o
ngp
zA
g
asGG )1)((
0
)(
)(
222
22
22
22
,
ie
ieei
ie
eeii
rt
rrr
rrpp
rr
prpr
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
6/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
raza interioara;
raza exterioara;
distana radial a punctului considerat;
presiunea interioara;
presiunea exterioara;
pi=pe
Determinarea solicitarii la ncovere :
Determinarea solicitarii la torsiune :Deoarece nu are loc forajul
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii :
/5
103.27370
2
2
05
103.2737
2
05
103.273722
222 N
taxtax
Determinarea tensiunii 3 :2
255
2
2
3 /002
0103.2737
2
0103.2737
22mNtaxtax
Determinarea tensiunii echivalente :
ir
er
r
ip
ep
022
22
,
p
rr
prpr
ie
ei
rt
0
1
01 r
2
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
7/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
2/
5103.2737
200
205103.2737
25103.273702
1
213
232
2212
1
mNechiv
echiv
Determinarea limitei de curgere a otelului :
s
p
adechivc
R 2,0
Unde:
sc coefficient de sigurana
2,0pR limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
255
2,0 /109,4105103.27375,1 mNcR echivsp
B. Din sectiunea 2-2p
ifpg
zA
FFFG 1
;gf GsF ;0
1 gn
p GF
;g
ei G
g
aF ;
fora de frecare;
1pF fora de presiune;
fora de inerie;
greutatea prajinilor grele;
coeficiente de frecare, ;
acceleraia la extragerea garniturii 5,0ea m/s2;
densitatea noroiului de foraj;
densitatea oelului
kg/m3;
aria prajinii din sectiunea 1-1
fF
iF
gG
s 15,0s
ea
n
o
7850o
pA
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
8/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
In final obtinand:
p
e
o
ng
zA
g
asG
1
Greutatea prajinilor grele :
7,23240581,9993,239 glqG ggg N
Aria prajinei in sectiunea 2-2 :
22222 0034.0)1086.0127.0(4
)(4
mdDA ppp
25 /104240034.0
81.9
5.015.0
7850
140017,2324051
mNA
g
asG
p
e
o
ng
z
Determinarea solicitarii axiale :55 10424010424 zax N/m
2
Unde:
solicitarea la ncovoiere, ;
Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :
b) determinarea tensiunii circumfereniale :
Unde:
raza interioara;
raza exterioara;
distana radial a punctului considerat;
presiunea interioara;
presiunea exterioara;
;0543.02
1086.0
2m
dr
pf
i
;0635.0
2
127.0
2m
Dr
pf
e
0
)(
)(222
22
22
22
,
ie
ieei
ie
eeii
rt
rrr
rrpp
rr
prpr
ir
er
r
ip
ep
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
9/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
PaLgp pni5101,305222281.91400
Papp ei5101,305
25
22
5252
22
22
, /101,3050543.00635.0
101,3050635.0101,3050543.0
mNrr
prpr
ie
ei
rt
Determinarea solicitarii la ncovere :
Determinarea solicitarii la torsiune :Deoarece nu are loc forajul
Determinarea tensiunii :rmm
Determinarea tensiunii :
2/5104242
0
2
2
5101,305510424
2
5101,30551042422
222
mN
taxtax
Determinarea tensiunii :
2/
5101,3053
0
2
2
5101,305510424
2
5101,30551042422
223
mN
taxtax
Determinarea tensiunii echivalente :
25
25255255
2
13
2
32
2
21
/10*1,729
101,305101,305101,3051042410424101,3052
1
2
1
mNechiv
echiv
echiv
0
1
2
3
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
10/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Determinarea limitei de curgere a otelului :
s
p
adechivc
R 2,0
Unde:
sc coeficient de sigurana
2,0pR limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
255
2,0 /106,1093101,7295,1 mNcR echivsp
C. Din sectiunea 3-3.
g
p
zAF 1
Fp1= gngLA
25 /10318:232181,91400 mNgLnz
Determinarea solicitarii axiale :55 10318010318 zax N/m
2
Unde:
solicitarea la ncovoiere, 0
;
Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :
c) determinarea tensiunii circumferenial
)(
)(222
22
22
22
,
ie
ieei
ie
eeii
rtrrr
rrpp
rr
prpr
Unde:
ir raza interioara;
er raza exterioara;
r distanaradial a punctului considerat;
ip presiunea interioara;
ep presiunea exterioara;
pi=pengH=p
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
11/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
25
, /10318232181.91400 mNHgp nrt
Determinarea solicitarii la ncovere :
Determinarea solicitarii la torsiune :0 , deoarece nu are loc forajul
Determinarea tensiunii 1 :25
1 /10318 mNr
Determinarea tensiunii :25
25555
2
2
2 /1031802
1031810318
2
1031810318
22mNtaxtax
Determinarea tensiunii 3 :
25
3
25555
2
2
3
/10318
;0
2
1031810318
2
1031810318
22mN
taxtax
Determinarea tensiunii echivalente :
2255255255
2
13
2
32
2
21
/01031810318103181031810318103182
1
2
1
mNechiv
echiv
Determinarea limitei de curgere a otelului :
s
p
adechivc
R 2,0
Unde:
sc coefficient de sigurana
2
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
12/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
2,0pR limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
2
2,0 /005,1 mNcR echivsp
1.5.2.3 Determinaea eforturilor din garnitura de foraj in timplul forajului.
A. Din sectiunea 1-1 Determinarea solicitarii de tractiune :
p
spppgp
zA
GFFFGG 321
gp
o
n
pp
GGFF
21
;
ipp ApF 3 ;2
4 ipip dA
Unde:
fF fora de frecare;
32,1 , ppp FFF fore de presiune;
iF fora de inerie;
pG greutatea prajinilor grele;
pG greutatea prajinilor de foraj;
Gsapasarea pe sap;
s coeficiente de frecare, 15,0s ;
ea acceleraia la extragerea garniturii
3,0ea m/s2;
n densitatea noroiului de foraj;
o densitatea oelului 7850o kg/m3;
pA aria prajinii din secriunea 1-1;
ipd diametrul interior al prajinii din
sectiunea 1-1;
p presiunea de pompare ,p=132 bar;
Se obtine relatia pentru z
p
sp
o
n
gp
zA
GFGG
3)1)((
Greutatea prajinilor de foraj :
2,67769481,9222209,31 gLqG ppp N
Greutatea prajinilor grele :
7,23240581,9993,239 glqG ggg N
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
13/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Aria prajinei in sectiunea 1-1 :
22222 0034.0)1086.0127.0(4
)(4
mdDA ppp
Aria interioara a prajinii din sectiunea A-A :
00926.01086.044
22 ipip dA m
2
Presiunea 3pF :
12223200926.010132 53 ipip ApF N
103,2985
0034.0
1450001222327850
1400
17,2324052,6776943)1)((
pA
sGpFo
n
gGpGz
Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :Determinarea tensiunii circumferenial
)()(
222
22
22
22
ie
ieei
ie
eeiit
rrrrrpp
rrprpr
Unde:
ir raza interioara;
er raza exterioara;
r distana radial a punctului considerat;
ip presiunea interioara;
ep presiunea exterioara;
ridip
m re
Dp
m
Cazul 1 irr , 132ip bar, 0ep ;
Cazul 2 err , 132ip bar, 0ep ;
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
14/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Deci 521
102,850,max ttt N/m2
Determinarea tensiunii radiale :
)(
)(222
22
22
22
ie
ieei
ie
eeii
rrrr
rrpp
rr
prpr
Cazul 1 irr , 132ip bar, 0ep ;
Cazul 2 err , barpi 132 , 0ep ;
Deci 521 10132,max rrr N/m2
Determinarea solicitarii la ncovoiere:
Determinarea solicitarii la torsiune:
c= 3 10-5
n=105rot/min
Msp=11Nm/kN
Ms=MspGs
Ps=MsMsn
NmMs 159514511
kWPs 53,17
60
10521595
kWPrgp 06,46105992096,02222127,04,11030 7,1225
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
15/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
16/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
17/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
fora de frecare;
1pF fora de presiune;
fora de inerie;
greutatea prajinilor grele;
coeficiente de frecare, ;
acceleraia la extragerea garniturii
5,0ea m/s2;
densitatea noroiului de foraj;
densitatea oelului
kg/m3;
arai prajinii din sectiunea 1-1
In final obinnd:
p
s
o
ng
zA
GG
1
Greutatea prajinilor grele :
7,23240581,9993,239 glqG ggg N
Aria prajinei n seciunea -2 :
22222 0034.0)1086.0127.0(4
)(4
mdDAppp
Determinarea solicitrii de traciune :
25 /1017,1350034.0
1450007850
140017,2324051
mNA
GG
p
s
o
ng
z
Determinarea tensiunii circumferenial i radial:
)(
)(222
22
22
22
ie
ieei
ie
eeii
trrr
rrpp
rr
prpr
Unde:
ir raza interioara;
er raza exterioara;
r distana radial a punctului considerat;
ip presiunea interioara;
ep presiunea exterioara;
fF
iF
gG
s 15,0s
ea
n
o
7850o
pA
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
18/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
19/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Determinarea solicitarii la torsiune:
c=30 5
10
n=105rot/minMsp=11Nm/kN
Ms=MspGsPs=MsMsn
NmMs 159514511
kWPs 52,1760
10521595
kWPrg 35,401052183127,04,11030 7,125
Nmn
PPM
srg
m 37001052
1052,171035,4060
2
33
pp
m
mW
M
,
p
ipp
ppD
dDW
44
,16
Unde:
mM momentul la masa rotativa;pW modulul polar;
viteza unghiular;mP puterea masa rotativa
000186.0127.0
)10862.0()127.0(
1616
4444
,
p
ipp
ppD
dDW m3
20/102000186.0
3700 27 mNW
M
p
m N/mm2
Determinarea tensiunii 1 :25
1 /10318 mNr
Determinarea solicitarii axiale :2565 /106,7471024,611017,135 mNizax
Determinarea tensiunii :
7
25555
2
2
2 102
2
10318106,747
2
10318106,747
22
taxtax
2
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
20/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
=78,3 610 N/m = 78,3N/mm
Determinarea tensiunii 3 :
27
25555
2
2
3 1022
10318106,747
2
10318106,747
22
taxtax
= -35,4 610 N/m = -35,4N/mm
Determinarea tensiunii echivalente :
2
/6,972
/6,97
23184,352)4,353,78(23,7831821
213
232
2212
1
6
566665
10
101010101010
mmNmN
echiv
Determinarea limitei de curgere a oelului :
s
p
adechivc
R 2,0
Unde:
sc coefficient de sigurana
2,0pR limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
266
2,0 /4,146104,146106,975,1 2
/ mmNcR mNechivsp
C. Din sectiunea 3-3 Determinarea solicitarii de tractiune :
NgHAF gp 9713960715,02096,04
232181,91400 22
1
Aria prjinelor grele:
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
21/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
22222 030,00715,02096,044
mdDA iggg
Determinarea solicitarii de tractiune :2261 /2,37/102,37
030,0
145000971396mmNmN
A
GF
g
sp
z
Determinarea tensiunii circumferenial:
)(
)(222
22
22
22
ie
ieei
ie
eeii
trrr
rrpp
rr
prpr
Unde:
ir
raza interioara;er raza exterioara;
r distana radial a punctului considerat;
ip presiunea interioara;
ep presiunea exterioara;
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
22/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
mmD
r
mmd
r
g
eg
ig
ig
8,1042
6,209
2
75.352
5.71
2
2/8,313187661481,923211400 mmNPagHp ne
25 /8,3110318 mmNPagHp ni
Pentru irr , 318ip bar, 318ep bar ;
22
222
2255
22
5252
222
22
22
22
/8,31/31800000)03575.01048.0(03575.0
03575.01048.0)1031810318(
03575.01048.0
103181048.01031803575.0
)(
)(
mmNmN
rrr
rrpp
rr
prpr
iei
ieei
ie
eeii
t
Pentru r=re, pi=318 bar ,pe=318bar :
225
222
2255
22
5252
222
22
22
22
/8,31/10318)03575.01048.0(1048.0
03575.01048.0)1031810318(
03575.01048.0
103181048.01031803575.0
)(
)(
mmNmN
rrr
rrpp
rr
prpr
iee
ieei
ie
eeiit
Deci 8,31,max 21 ttt N/mm
2
Determinarea tensiunii radiale :Pentru irr , 318ip bar, 318ep bar ;
225
222
2255
22
5252
222
22
22
22
/8,31/318
)03575.01048.0(03575.0
03575.01048.0)1031810318(
03575.01048.0
103181048.01031803575.0
)(
)(
mmNmN
rrr
rrpp
rr
prpr
iei
ieei
ie
eeiir
Pentru err , 3138ip bar, 318ep bar
225
222
2255
22
5252
222
22
22
22
/8,31/10318)03575.01048.0(1048.0
03575.01048.0)1031810318(
03575.01048.0
103181048.01031803575.0
)(
)(
mmNmN
rrr
rrpp
rr
prpr
iee
ieei
ie
eeii
r
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
23/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
24/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
25/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Determinarea tensiunii echivalente :
226
256266265
213
232
221
/276/10276
103181031)103110245(10245103182
1
2
1
mmNmN
echiv
Determinarea limitei de curgere a oelului :
s
p
adechiv
c
R 2,0
Unde: sc coeficient de siguran
2,0pR limita de curgere a oelului cnd trece de la starea elastic la starea plastic
2266
2,0 /414/10414102765,1 mmNmNcR echivsp
Rezultatele calculelor sunt centralizate n urmtorul tabel :
SolicitareTensiunea
N/mm2Extragerea gf fr circulaie n timpul forajului
1-1 2-2 3-3 1-1 2-2 3-3
ntindere si
copresiunez 273,73 42,4 -31,8 298,5 13,51 -37,2
Presiunea int
si ext
t 0 -30,51 -31,8 85,02 -30,51 -31,8
r 0 -30,51 -31,8 -12,9 -30,51 -31,8ncovere 0 0 0 0 61,24 282
Tensiunea axiala ax 273,73 42,4 -31,8 298,5 74,7 245
Torsiunea 0 0 0 31 20 0,89
Tensiuniprincipale
1 0 -30,51 -31,8 -13,2 -31,8 -31,8
2 273,73 42,4 -31,8 302,9 78,3 245
3 0 -30,51 -31,8 86,01 -35,4 -31,8
Tensiune
echivalent echiv 273,73 72,91 0 281,2 97,6 276
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
26/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
27/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
28/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Diam.coloanaDc,in
41/2-5 51/2-65/8 7-75/8 85/8-95/8 103/4-113/4 23/4-143/4 16-20
Jr,mm 7-10 10-15 15-20 20-25 25-35 35-40 40-60
Diametrul sapei pentru o coloan mai poate fi determinat i prin intermediul aa numiteiraii detubare sau raia spaiului inelar R Aceast raie este exprimat prin relaia:
s
ms
s
r
D
DD
D
jR
2
De unde rezult diametul sapei sub forma:
s
ss
D
DD
21
Valorile raiei de tubare sunt prezentate n tabelul de mai jos:
Diametrul coloanei Dc,inRatia de tubare,R
Conditii normale Conditii complicate
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
29/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
30/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
31/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
coloanei tubat(m) in (mm) (mm) (mm)
Col.de ancoraj 0-68411
3/4298,4 323.8 393,7 0,09
Col.intermed. 0-20687
5/8193,7 215.9 250.8 0,07
Col.de exploat 0-31855
127 141 158,8 0,056
2.2Stabilirea caracteristicilor fizice ale fluidelor 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 la
motorul 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 deexploatare i tubingul suspendat n packer, omorrea sondei.
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
32/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
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;
s conserve permeabilitateastraturilor 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 toateaceste condiii i atribuii. Pentru o anumit situaie concret se alege fluidul
cel mai convenabil.
Tipuri de fluide Pentru adancimea forata la aceast sond pn la 3170m 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 decirculaie.
Ele sunt preparate la suprafa din argile bentonitice, uneori activate, cubune proprieti coloidale, dar nglobeaz i particule argiloase sau inerte din
rocile traversate. Prin urmare, aceste fluide, nu sunt doar dispersate, ci i
dispersive.
2.2.1.1 Densitatile fluidelor de foraj
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
33/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Pornesc de la coditia esentiala pt stabilirea densitatii fluidului de foraj:
fisnp PP
g
p
n
m in
g
fis
n
m ax
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 msoari se nregistreaz la sond i n mod continuu; celelalte sunt msurate numai
intermitent, la sond ori n laborator.
2.2.1.2 Volumele de fluide de foraj necesare
A. Pentru coloana de ancoraj- Calculul volumului de fluid
a2ssd HD
4V
aa
3
rez 50mV a
aaa rezsdn VVV
3
n
32
n
m2.133V
m2.133506843937,04
V
a
a
Interval forat Tip fluidDensitatea
fluidului
m ------ Kg/m3
0-684 Natural 1100
684-2068Dispersat
neinhibitiv1350
2068-3185Dispersat
neinhibitiv1550
Dsa Ha
Dsa
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
34/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
35/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
36/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
37/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
38/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Pe ntreaga durat de existen a unei sonde ncepnd cu procesul de foraj continund cucel de exploatare i ncheind cu abandonarea, coloanele de tubare ale sondei respective suntsupuse unui complex de solicitri Acestea actioneaz independent sau interdependentaccidental sau permanent static sau dinamic cu valoare constant sau variabil funcie demomentul i durata de existen a coloanei i de operaia efectuat
atura i intensitatea solicitrilor depinde de o multitudine de factori obiectivi sausubiectivi: adncimea i traiectul sondei stabilitatea formaiunilor de roci traversate naturai presiunea fluidelor din deschiderile rocilor gradienii de fisurare ai rocilor temperaturamodul de fixare a coloanelor la suprafa operaiile executate i tehnologia aplicat natura icompozitia fluidelor existente n sond n momentul respectiv etc
De-a lungul unei coloane solicitrile sunt variabile i valorile lor se modific n timp Eleau un caracter static sau accidental pot capta un caracter dinamic
Principalele solicitarii mecanice statice sunt:
- ntinderea(tractiunea) dat de : propria greutate, ncercrile de desprindere dinsond, crsterile de presiune interioar i reducerile de temperatur;
- Compresiunea si respectiv flambajul date de : greutatea proprie la rezemareacoloanei pe talp sau lablocarea ntr-un loc ngustat si crsterile de temperatur dup
fixarea capetelor coloanei respective;
- ncovoierea produs la nscrierea coloanei ntr-o sond deviat accidental saudirijat;
- Presiunea exterioar de natura hidrostatic sau geostatic;- Presiunea interioar creat n timpul realizrii unor operaii de circulaie, cimentare,
probare de coloan, combatere de manifestri eruptive sau apariie de erupie liberi inrealizarea procesului de exploatare.
Dintre solicitarile mecanice cu caracter dinamic sau de mentionat:
684m
2068m
3185m
11 in
5/8
5in
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
39/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
- Fort6ele de inertie la coborrea n sond i la manevrare;- Socurile de opririe brusc a dopurilor de cimentare la blocare n coloan sau pe
inelul de reinere;
-
Socurile hidraulice la pornirea circulaiei n sond;- Socurile hidraulice la modificarea brusc a debitului de fluid extras din sond sau a
presiunii din coloan.
Trebuie s se mentioneze si faptul c o coloan de tubare mai este supus unei uzurimecanice, coroziunii si fenomenului de oboseal
Calculul de rezistenta al unei coloane are drept scop stabilirea componentei acesteia dinpunct de vedere al materialelor, grosimilor de perete si gradului de rezistent a mbinriiburlanelor.
Datorit actiunii lor n foarte multe situatii si a valorilor ridicate in calculul obinuit al
coloanelor se consider solicitrile:
- de tractiune produs de greutatea proprie ce actioneaz, n multe cazuri, concomitentcu presiunea interioar sau presiunea exterioar;
- de presiune interioar produs de fluidul existent sau ptruns n coloana din rocitraversate;
- de presiune exterioar produs de fluidele intrate n spatele coloanei sau de un fluidexistent n rocile traversate sau de mpingerea lateral a unor roci.
De-a lungul unei coloane solicitarile mai sus menionate sunt variabile n consecin
componentele sau profilul coloanei respective este i el variabil att ca material ct mai alesca grosime a peretelui burlanelor.
a burlanele la care mbinrile se realizeaz cu mufe separate iar filetele de legatur suntfilete standard denumite i filete rotunde capacitatea de rezisten la traciune este dat derezistena mbinrii i este reprezentat de fora admisibil de smulgere din filet a burlanelecu mbinri speciale capacitatea de rezisten este cea admisibil de cedare a corpului
burlanului sau a uneia din piesele de mbinare.
Caracteristica de rezisten la presiune interioara este caracterizat de presiunea admisibilde spargere a corpului burlanului iar cea la presiune exterioar de presiunea admisibil deturtire a corpului.
Se poate vedea c n calculele de rezisten ale coloanelor se consider valorile admisibileale capacitii burlanelor lundu-se n considerare coeficienii de siguran corespunztori
atura i valorile eforturilor rezultate dintr-o solicitare la care este supus o coloan detubare i pentru care se efectueaz calculele de rezisten n scopul obinerii unei construciisigure sunt specifice fiecrei sonde i fiecrei coloane Exist o multitudine de variante decalcul de rezisten Este foarte important s se aplice acea variant de calcul care corespundect mai complet situaiei specifice coloanei respective
Astfel:
- pentru coloana de ancoraj se sonsider solicitarea de ntindere sub propria greutate,cu sonda plin cu fluidul de foraj utilizat pentru intervalul acestei coloane la finaluloperaiei de cimentare cnd, la oprirea dopului plin de cimentare, se produce
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
40/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
41/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
Forta la
smulgere
din
filet,[kN]
2122 2527 2887 1401 2180 592 921 1382
2.3.1Calculul de rezisten al coloanei de ancoraj
Diametrul
coloanei
Grosime
pereteOelul
Masa
unitar
ria
Sectiunii
ransversale
Presiunea de
spargere
psp
Presiunea deurtire
pt
Forta la
smulgere din
filet
Fs
D,in mm --- kg/m cm2
bar bar kN
11
9.52 J55 70.00 80.46 212 104 2122
11 11,05 J55 80,43 99,76 246 143 2527
11 12,42 J55 89,37 111,61 277 183 2887
Pentru calculul coloanei de ancoraj la ntindere se consider forele axiale existente lafinalul operaiei de cimentare cu dopuri:
- fora de greutate proprie cu considerarea efectului de flotabilitate;- fora axial de la finalul cimentrii urmare a creterii presiunii n coloana n
momentul aezrii celui de al doilea dop de cimentare pe inelul de reinere de la bazacoloanei; apariia acestei presiuni suplimentare se datorete unei anumite ntrzieri a opririi
pomprii de fluid n coloan
n contiunare pentru coloan avnd componena rezultat se determin adncimeamaxim de golire n scopul evitrii turtirii burlanelor la presiune exterioare.
A. Calculul coloanei la solicitarea de ntindere.Se cere ca pe ntreaga lungime a coloanei fora axial data de solicitare sa nu
depaeasc fora admisibil de cedare a burlanelor Pentru burlanele folosite curent n
formarea coloanelor de ancoraj fora limit de rezisten este reprezentat de fora admisibil
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
42/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
de smulgere din filet, burlanele respective fiind prevazute cu mbinare cu mufe separate,filetul de legtur fiind filet rotund
Deci la limit trebuie ndeplinit condiia dat de relaia:
adslgp FFF sup
n care :
gpF -este fora de greutate proprie;
lFsup -fora suplimentar creat de creterea presiunii interioare de la finalul cimentrii;
adsF -fora admisibil de smulgere din filet a burlanelor.
n mod curent la coloanele de ancoraj se prevede la partea inferioar pentru o lungimelam burlane cu grosime a peretelui de obicei grosimea maxim n acest fel semrete capacitatea de uzur a coloanei respective uzura ce se produce la continuarea
forajului datorit rotirii garniturii de forajFora suplimentar datorat creterii presiunii interioare este exprimat prin relaia:
kNNDpApF iaioail 12012000027356.04
10204
252
sup
n care:
pi- este creterea presiunii interioare n mod obinuit se admite p ibar se alegepi=20 bar .
Aoa - aria seciunii de trecere a burlanelor de la partea inferioara a coloanei cele cu
grosime mare de pereteDia- diametrul interior al burlanelor mai sus menionate
Calculul de compunere a coloanei supus la solicitarea de ntindere se desfoar de josn sus de la baza coloanei spre partea superioar
Primul tronson se consider cel de deasupra poriunii de coloan cu burlane de grosimemare. Acest prim tronson este compus din burlanele cu cea mai mica grosime de perete din
burlanele de diametru respectiv Ctre partea de sus a coloanei va fi cuprinse burlane cugrosimi de perete din ce n ce mai mari.
Ca regul general n calculul de compunere a unei coloane de tubare regul valabil i
n cazul da fa lungimea unui tronson de burlane se determin lund n consideraiecondiiile existente la punctul de trecere la tronsonul urmtor Se ia n considerare capacitateade rezisten a burlanelor celor mai slabe din punctul respectiv.
n cazul da fa n care coloana este supus la ntindere se consider fora admisibil desmulgere din filet a burlanelor pentru care se determin lungimea tronsonului Burlanele dintronsonul superior sunt de rezisten mai mare
n cazul general de trecerea de la un tronson n la un tronson superior n+ fora axialeste dat de greutatea proprie a coloanei n punctul respectiv Fgp plus fora suplimetaradatorit creterii presiunii interioare Fsupl.
Conform relaiei:
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
43/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
l
n
i
iiaao
flgpnan FgqlgqlFFF sup
1
sup 1
n care:
il - este lungimea unui tronson;
iq - masa unitar a burlanelor din tronsonul respectiv;
g- acceleraia gravitational;
f - densitatea fluidului de foraj din sond;
o - densitatea materialului burlanelor; pentru oel o =7850kg/m3.
Din egalarea forei axiale cu fora admisibil de smulgere din filet adsnau FF rezult
relaia lungimii tronsonului n :
o
fn
n
i
iiaao
fladsn
n
gq
qlqlgFF
l
1
11
1
sup
KNC
Fs
ads 165075.1
2887max1
Dac se scrie lungimea primului tronson:
m
gq
gqlFF
l
o
f
o
f
aalads
2248
7850
1400181.943,80
7850
1400181.937,891001200001650000
1
1
1
sup1
1
Deoarece lungimea tronsonului rezultat din calcul depete necesarul de m (Ha-la=678-100=578m), tronsonul cu burlane de grosime a peretelui t=11,05mm, va avea
lungimea l1=578m.
Ca urmare din punct de vedere al solicitrii la ntindere coloana de ancoraj va aveacomponena:
0 .... 584 m
584 .... 684 m
l1=584 m
la=100 m
t1=11,05 mm
ta=12,42mm
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
44/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
45/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
45
Funcie de condiiile specifice coloana intermediar a unei sonde poate fi supus la diversesolicitri dintre acestea mai importante i mai frecvent ntlnite sunt solicitrile de presiuneinterioar i de ntindere n mod obinuit se stabilete compunerea coloanei din punctul de
vedere al presiunii interioare i apoi se face verificarea la ntindere facndu -se coreciilenecesare dac acest lucru este necesar
Referitor la solicitarea de presiune interioar se menioneaz dou situaii mai des intlnite:
- Executarea unei operaii de probare a etanietii coloanei i implicit verificareacimentrii acesteia i testarea la fisurare a rocilor aflate mai jos de baza coloanei duprenceperea forajului: n aceste cazuri se nchide gura sondei i se pompeaz n coloan fluid subpresiune;
- Producerea unei manifestri eruptive cu aruncare din coloan a fluidului de foraj i cunchiderea la gura sondei a prevenitorului de erupie; se consider situaia cea maidezavantajoas pentru coloan: fluidul ptruns n coloan este un fluid gazos i umple completcoloana, el provenind dintr-un strat aflat imediat sub baza coloanei; se ajunge la aa numitasituaie-sond nchis plin cu gaze
Dupa cum s-a menionat coloana rezultat din calculul de presiune interioara este verificatla solicitarea de ntindere dat de propria greutate Uneori se tine seama i de fora axialsuplimentar produs de creterea presiunii interioare de la finalul cimentrii
n cazul de fa se consider situaia solicitrii la presiune interioara la sonda nchis plin
cu gaze i la ntindere sub propria greutate
A. Calculul coloanei intermediare la presiune interioara.Se consider c adncimea la care se afl stratul de aflux a gazelor este egal cu adncimea
de introducere a coloanei intermediare, Hi i c presiunea gazelor corespunde gradientului
presiunii de strat din zona coloanei de exploatare, pe . Din punctul de vedere al calculului
coloanei nu are importa dac n timpul manifestrii seafl sau nu se afl garnitura de foraj
n calcule se ine seama i de presiunea din exteriorul coloanei dat de coloana hidrostatic
de ap mineralizat avnd densitatea am .
Presiunea gazelor din interiorul coloanei la baza acesteia este egal cu presiunea de strat:
barHpp ipipiii 8,2682068130.0
Iar presiunea la partea superioar a coloanei este exprimat prin relaia
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
46/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
47/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
48/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
49/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
50/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
50
Frecvent pentru caculul de rezisten al coloanei de exploatare se consider solicitarea lapresiune exterioar cu coloana complet goal Presiunea este creat de coloana hidrostatic afluidului de foraj utilizat la foraj sau cei n momentul terminrii procesului de adncime asondei Se neglijeaz existena cimetrii coloanei.
Dup stabilirea compunerii la presiune exterioar se procedeaz la verificarea la ntindere
sub propria greutate.
A. Caculul coloanei de exploatare la presiune exterioaraDup cum s-a menionat se consider coloana goal deci presiunea interioara pe toata
lugimea coloanei este a exterior se consider existena fluidului de foraj existent n sond laterminarea forajului. Deci presiunea exterioara n oricare punct al coloanei este
xfexex gHpp
Presiunea la partea superioara a coloanei:
0esp
Aceasta consecin la partea superioar a coloanei se vor afla burlanele cu cea mai micavaloare a presiunii admisibile de turtire corespunzatoare diametrului respective de coloan nacelai timp la partea de jos a coloanei se vor prevedea burlane pentru care presiunea admisibilde turtire are valoarea imediat superioar sau cel puin egal cu presiunea hidrostatic maxim acoloanei de fluid de foraj conform relaiei:
efe gHp max
La partea inferioara a coloanei
bargHp efei 48410318581,91550
5
Unde eH este adncimea maxim sau adncimea de introducere a coloanei de exploatare
Pentru stabilirea compunerii coloanei de exploatare la solicitarea de presiune exterioar cucoloana goal la interior se poate utiliza una din vaiantele: grafic analitic de jos in sus sianalitic de sus n jos
Varianta analitic de sus in jos
a partea superioar a coloanei ca prim tronson se vor afla burlanele cu cea mai micvaloare a presiunii admisibile de turtire ungimea acestui tronson este egal cu adancimeamaxim la care pot fi introduse burlanele respective goale la interior
Padmt1=211bar; t1=5,59mm, J-55.
mg
pl
f
adt 138781,91550
10211 511
Cel al doilea tronson format din burlane cu presiunea admisibi de turtire mai mare vaavea lungimea dat de relaia:
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
51/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
51
Padmt2=383bar; t2=7,52mm, J-55.
mg
pp
g
p
g
pl
f
adtadt
f
adt
f
adt 11311081,91550
211383 512122
Cel al treilea tronson, format din burlane (Padmt3=500bar; t3=7,52mm, N-80.) cupresiunea admisibil de turtire mai mare va avea lungimea:
mg
pp
g
p
g
pl
f
adtadt
f
adt
f
adt 7691081.91550
383500 523233
l3=H-l1-l2=3185-1387-1131=667m
n concluzie profilul coloanei de exploatare supus solicitrii de presiune exterioara va fiurmatorul:
ml 13871 m t1=5,59mm J-55
ml 11312 1387m 518m t2=7,52mm J-55
ml 6673 2m m t3=7,52mm N-80
Verificarea la presiunea exterioara
Pei=484 bar mai mica decat Padmt3=500bar
Rezulta ca coloana rezista la presiunea exterioara in conditia coloana goala si cu fluid deforaj la exterior.
2.4 Calculele cimentarilor coloanelor
Prin operaia de cimentare la o sond se realizeaz plasarea ntr-o anumit zon a unui
amestec fluid denumit curent past de ciment n timp pasta face priz i se ntrete formndpiatra de ciment.
Cimentrile se pot diviza n urmatoarele categorii: primare secundare i special
Cimentrile primare sunt cimentrii de coloane Ele se efectueaz imediat dup operaia detubare Ele se ntresc aproape n toate condiiile Dac ins se face referire la sondele de petrolsi gaze cimentrile primare sunt nelipsite i se execut cu foarte mici excepii la toate coloaneledin construcia unei sonde
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
52/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
53/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
53
- unele marimii specifice efecturii operaiei: debite, presiuni de pompare, presiuni n zonedeosebite ale sondei i durata operaiei.
Referitor la nalimea de cimentare a coloanei de tubare se remarc faptul c se realizeazacimentri de mare eficien n situaiile efecturii plasrii pastei de ciment pe ntreaga nlime aspaiului inelar Deci pentru toate coloanele sondei ar urma s se fac aa numitele cimentri lazi Din multiple motive obiective asemenea cimentrii nu pot fi realizate n toate cazurileMajoritatea coloanelor sondelor se cimentez pe o anumit zon de la baz spre partea de sus
Marimile care constituie obiectul calculului unei cimentri de coloana depind de genuloperaiei tipul de coloan tehnologia aplicat materialele utilizate echipamentele i utilajeledisponibile construcia sondei i condiiile natura i caracteristicile fluidului de forajtemperatura, presiunea fluidelor din roci, presiunea de fisurare a rocilor etc.).
n mod obinuit cimentrile de coloane se fac pe urmatoarele intervale:
- coloanele de ancoraj - pe ntreaga nalime, fiind necesar obinerea unei foarte bunelegturi ntre coloan si rocile traversate;
- coloanele pierdute (lainerele), fie ca sunt coloane intermediare sau de exploatare- pentreaga nlime;
- la coloanele intermediare se consider cea cu valoarea cea mai mare dintre aa numitelenlimi: geologic si tehnic, din punct de vedere geologic coloana trebuie cimentat de labaz pn deasupra unor zone ce nu pot rmne n contact mai ndelungat cu fluidul deforaj n deosebi zone cu roci instabile, n cazurile n care exist la sonda respectiv ocoloan intermediar, pasta de ciment urmeaz s se ridice cu cel puin 100m n interiorulcoloanei precedente, din punct de vedere tehnic nalimea de cimentare se stabilete astfelnct n ntreaga perioada de existen a sondei s nu apar o situaie de solicitare acoloanei care sa puna n pericol integritatea acesteia;
- la coloanele de exploatare, din punte de vedere geologic i de exploatare, pasta de cimenttrebuie s se ridice cu cel puin 200-300m deasupra celuilalt strat productiv, daca naiteacoloanei de exploatare exist o coloan intermediar pasta de ciment urmeaz s se ridicecu cel puin 150-200m n coloana precedent i la coloanele de exploatare de lungimi marei cu interval de cimentare relativ redus, se impune considerarea nlimii de cimentare dinpunct de vedere tehinc i n aceste cazuri se opteaz pentru nlimea de cimentare cuvaloarea cea mai mare.
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
54/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
55/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
55
ntindere ce pot s apar dup cimentarea coloanei si fixarea acesteia n capul de coloan de lasuprafat
n cele mai multe cazuri fixarea coloanei la suprafat se face sub o fort de ntindere egalcu greutatea proprie a partii de coloan rmas necimentat Fcol. Este posibil ca, ulteriorcimentrii si fixrii coloanei s apar o situaie de crestere a presiunii n interiorul coloanei p i,
care creaz o forta suplimentar de ntindereFpi, concomitent cu o scdere a temperaturii ncoloan fapt care provoac o contractie a coloanei si deci o fort suplimentar de ntindereFst.
Este necesar ca pentru a nu se poduce o cedare a coloanei suma celor trei fore menionates nu depaeasc fora admisibilpe care o poate suporta burlanele coloanei la mbinare sau lacorp.
Dgdiametrul gaurii de sonda pentru coloana de ancoraj
Di= D-2t = 298,4-211,735 = 275 mm
h = 20m
2. Densitatea pastei de cimentpn+ (100...300) kg =1150+200 =1350 kg/m
3;
p= 1350 kg/m3
3. Volumul de pasta de cimentkcav= 1,2
Di
n
p
h
hd4
Hc
Dg
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
56/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
57/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
57
6. Numarul de autocontainere APC -10, cu capacitatea de 10000kg89.2
10
9,28
ac
cac
M
MN => acNac 3
10acM tone
7. Numarul de agregate de cimentare
5.12
3
2 acagr
NN
Se alege Nagr=2agregate
8. Presiunea de pompare
6,53pV m3
60,40684275,044
22
aii HDVcol m3
co lip VV
pd_ presiunea datorata diferentei de densitati
pd=pe-pi (pres exter coloanei, pres din interiorul coloanei)
dcp
ppp
208,8684012,0012,0 ac Hp bar
constpc
ncepi pomparea
n
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
58/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
59/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
59
Vpompat= Vp+ Vn =53,6+39,062=92,662 m3
Presiunea de pompare este:
barhHgPp npcp 02,132068481,911501350136,84
2.4.2.2. Calculul cimentrii coloanei intermediare
1. Adncimea de cimentareHc= Hi-Ha+m (2068-684)+100= 1384 m
2. Volumul de past de cimentkcav= 1,2
h=20m
hDDDHDDkV colextcolincolacciscavp i 2
intint
2
int
222
4150
4150
4
322222 3020177,041501937,0275,0
415013841937,02508,02,1
4mVp
3. Volumul fluidului de refulare hHDhHAV iiin
2
4
Series1, 0,
8.136
Series1, 40.24, -
5.16
Series2, 53.6, -1
Series2, 93.662,
21.04
Series3, 40.24, -
5.16
Series3, 53.6, -1
P, bar
V , m3
Series1
Series2
Series3
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
60/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
61/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
62/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
62
01pV
2) La terminarea pomparii pastei de cimen dupa care incepe pomparea fluidului de refulare:Pc=24,81 bar
pppinnie
HgHHgHgppp
bar7,36187081,915501870206881,91350206881,91350
barpp 127,3681,24 bar
462 pp VV m
3
3) In momentul in care pasta a ajuns la baza coloanei:
Pc=24,81
pinppn HHgHgHgp 1870206881,91350187081,91550206881,91350 -36,7bar
Ppompare=24,67-36,7=-12bar
85,502068177,044
22
3
iiip HDVV icol m
3
4) Sfaritul operaiei de cimentarePc=24,81
hghHgHgHHgp pincpcin
p 7,262081,9155020206881,91350138481,915501384206881,91350
51,517,2681,244 pp bar
3,963,50464 np VVV m3
Variaie pfV
Hn
hd2
n
pc
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
63/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
63
2.4.2.3.Calculul cimentrii coloanei de exploatare
Date necesare:
- Diametrul coloanei, De=5in=127mm- Adncimea de introducere a coloanei; He=3185m- Diametrul sapei pentru coloana de exploatare Ds=158,8mm- Diametrul coloanei anterioare(intermediara) Di=193,7mm-Adancimea de introducere a coloanei intermediare Hi=2068m- Coeficientul de cavern pentru intervalul de sub coloan intermediar k1=1.15- Densitatea fluidului de foraj, 3/1550 mkg
n
- Vscozitatea plastic a fluidului de foraj cPpn
15.29
- Tensiunea dinamic de forfecare a fluidului de foraj, 2/17.6 mNon
- Distanta dintre inelul de retinere si tiul coloanei de exploatare, h=20m
Series1, 0,
24.67
Series1, 46, -12Series2, 50.56, -
12
Series2, 96.1,
54.27
Series3, 46, -12Series3, 50.56, -
12
P, bar
V , m3
Series1
Series2
Series3
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
64/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
64
- naltimea de cimentare a coloanei de exploatare, Hce=1384m; pasta de ciment seridic n interiorul coloanei intermediare pe o nltime de 200m
- Compunerea coloanei de exploatare rezultat din calculul de rezisten. - ml 13871 m t1=5,59mm J-55- ml 11312 m m t2=7,52mm J-55- ml 6673 m m t3=7,52mm N-80
- Densitatea cimentului praf 3/3150 mkgc A. Date suplimentare necesare calcului cimentrii- Grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei de exploatare
mm
eH
il
it
met 67,6
3185
66752,7113152,7138759,5
- Diametrul interior mediu al coloanei de exploataremm
met
eD
ieD 66,11367,621272
- Diametrul sondei in zona de sub coloana intermediaramm
sDk
sdD 1701588,015.1
1
-Acelasi diametru se consider si la interiorul coloanei intermediare, mmii
D 170
-Aria interioara a coloanei de exploatare20101.0211366.0
4
2
4m
ieD
ieA
-Aria exterioara (a spatiului inelar)20100.02127.02170.0
4
22
4m
eD
sdD
eeA
- Factorul de compresibilitate a fluidului de foraj, 03.12 k - Factorul de pierderi, 05.13k
B. Calculele1. Densitatea pastei de ciment
3/)300...100(min mkgnp
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
65/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
66/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
67/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
68/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
69/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
69
41451089,37
17501136,079,0Re
3
pp
pieD
ipv
ip
1,281089,3779,0
4,71136,0
3
ppipv
opieD
ipBi
09.0ip
6,4321136,02
175079,009.0
2
22
ieD
pipv
ipi
-curgerea pastei de ciment n exteriorul coloanei pentru Qp=0,008 m3/s
8,158831089,37
1750)127,0170,0(8,0)(
Re
pp
peD
sdD
epv
ep
5,101089,378,0
40,7)127,0170,0()(
3
ppepv
opeD
sdD
epBi
14.0ep
1823
0127170,02
17508,014.0
2
22
eDsdD
pepv
epe
- curgerea pastei de ciment n interiorul coloanei pentru Qn=0,0063 m3/s4145
1089,37
17501136,079,0Re
3
pp
pieD
ipv
ip
08,281089,3779,0
4,71136,03
ppipv
opieD
ipBi
025,0ip
2,1201136,02
175079,0025,0
2
22
ieD
pipv
ipi
- curgerea pastei de ciment n exteriorul coloanei pentru Qn=0,0063 m3/s
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
70/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
71/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
71
Debitul m3/s 0,008 0,0063
Spatiul -- Interior Exterior Interior Exterior
Viteza m/s 0,79 0,8 1,62 0,63
Fluid de foraj
Re 4772 1829,1 9785,6 1140,45
Bi 30,43 11,37 14,84 14,44
Regim Turbulent Turbulent Turbulent Turbulent
i 340,6 - 393,9 -
e
- 1384 - 250,4
pm 1,7 1,3
Pasta de ciment
Re 4145 1588,8 4145 1588,8
Bi 28,1 10,5 28,08 10,5
Regim Turbulent Laminar Turbulent Turbulent
i 432,6 - 120,2 -
e - 1823 - 599
pm 1,82 1,4
Momente de cimentare
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
72/77
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
73/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
73
Momentul B
Terminarea pomparii pastei de ciment in coloana
1 Debitul de pompare, Qb = Qp =0,008m3/s2 Volumul de fluid pompat, Vb=Vp=9,7m
3
3 Caderea de presiune la manifold: a) la terminarea pomparii pastei82,1008,01750107,0107,0
122 pp Qmb
p bar
b) la inceputul pomparii fluidului de refulare:
barQmb
p pn 7,1008,01550107,0107,0222
Deoarece diferenta dintre densitatile celor doua fluide(pasta si noroi de refulare) nu
e prea mare se considera:1mb
pmb
p =1,82bar
4 Presiune acorespunzatoare coloanelor hidrostatice de fluide. bipbepbp La exteriorul coloanei
bare
gHnbe
p 484510318581.91550
la interiorul coloanei
bar
A
VHg
A
Vg
pbip
ie
p
en
ie
p
85,500100101.0
7,9
3185*81.9*1550
100101,0
7,9*81.9*1750
5
5
Deci 85,1685,500484 bi
pbe
pb
p
bar
5 Presiunea de circulaie n sond
bar
eH
npie
A
pV
eH
npie
A
pV
ppcbp
5510318513840101.0
7,931856,340
0101.0
7,96,432 5
-- Presiunea la agregat
barcb
pb
pmb
pab
p 97,395585,1682,1
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
74/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
74
Momentul C
Pasta de ciment a ajuns la partea inferioara a coloanei
Pasta de ciment a ajuns la pastea de jos a coloanei.
6 Debitul de pompare Qc=Qp=0,008m3/s7 Volumul de fluid pompat Vc=Vic=32,017m38 Caderea de presiune in manifold, barQ
mcp pn 7,1107,0
2
9 Presiunea coloanelor hidrostatice de fluide este aceiasi ca in momentul b,bar
bp
cp 85,16
10 Presiunea de circulatie in sonda este aceiasi ca in momentul b,bar
cbp
ccp 55
11 Presiunea la agregat barpppp cccmcac 85,395585,167,1 Momentul D
Pasta de ciment a nceput s treac n spaial inelar; ncepe regimul de curgere turbulentpentru past
12 Debitul de pompare, Qd=Qn=0,0063m3/s13 Volumul de fluid pompat este acelasi ca in momentul c,
Vd= Vc=Vic=32,017m3
14 Caderea de presiune in manifold,barQ
mdp nn 3,10063,01550107,0107,0
2
15 Presiunea coloanelor de fluid este aceiasi ca in momentele b si cbar
bp
cp
dp 85,16
- Presiunea de circulatie in sonda(vezi figura 16.d)
bar
eH
nnie
A
pV
pnie
A
pV
eH
nncdp
9,171031854,2500101.0
7,92,120
0101.0
7,931859,393
5
- Presiunea la agregat
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
75/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
75
barcd
pd
pmd
pad
p 35,29,1785,163,1
Momentul EFinalul operatiei de cimentare n regim turbulent.
16 Debitul de pompare, Qe=Qn=0,0063m3/s17 Volumul de fluid pompat in sonda Ve=Vp+Vn=9,7+32,9 =42,6m318 Caderea de presiune la manifold, pme=1,3bar
19
Presiunea coloanelor de fluide, int pextpep La exteriorul coloanei
bar
cegH
pceH
eHg
nextp
4,511510138481.91750
510)13843185(81.91550)(
La interiorul coloanei
bar
ghp
he
Hgn
p
6,4845102081.91750
510)203185(81.91550)(int
Deci: bare
p 8,266,4844,511
20 Presiunea de circulatie in sonda (vezi fig.16e)
bar
ceH
eH
nnceH
pnh
pnh
eH
nncep
29,25
510)13843185(4,2505101384599510202,120510)203185(9,393
)()(
- Presiunea la agregatbar
cep
ep
mep
aep 39,5329,258,263,1
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
76/77
UNIVERSITATEA PETROL-GAZE
FACULTATEA INGINERIE PETROL SI GAZE
76
n figura reprezint graficul de variaie al presiunii la agragate n funcie de volumul defluide pompat n sond.
Series1, 0,
30.21
Series1, 25, 7.6Series1, 43.554,
7
Series1, 43.554,
29.95
Series1, 69.3,
80.74
p, bar
V, m3
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0 20 40 60 80
Q, m3/s
V, m3
Graficul de variaie Q=f(V)
-
8/13/2019 Proiect foraj EXEMPLU
77/77