Proiect Foraj - N 1 Grupa I Bun

64
PROIECT FORAJUL SONDELOR TEMA : Proiectarea construcţiei unei sonde în foraj. Conducător: conf. dr. ing. SERBAN NICOLESCU Student: Nasser Abdullah Sami Grupa: 1 FORAJ Anul: IV

description

foraj

Transcript of Proiect Foraj - N 1 Grupa I Bun

PROIECTFORAJUL SONDELOR

TEMA : Proiectarea construciei unei sonde n foraj.

Conductor: conf. dr. ing. SERBAN NICOLESCU

Student: Nasser Abdullah SamiGrupa: 1 FORAJAnul: IV

2013 20141. Date initiale: N=1 Diametrul sondei

Adincimea sondeiH=3600-7N=3593 m Densitatea noroiului de foraj

Apasarea pe sapa

Turatia

Acceleratia gravitationalag=9.81m/s2 Densitatea otelului

Presiunea de pomparepp=170-0.3N= 169.7; se alege 170 bar DebitulQ=24 dm3/s Diametrul duzelordd=11mm=0.0011m

1.1GARNITURA DE FORAJ

1.2 Calculul prajinilor grelePentru o sonda cu diametrul 295mm, am ales din STAS diametrul prajinilor grele cu urmatoarele caracteristici:Dg=203,2mmdg=71,5mmtg=65,85mmqg=223,1 kg/mc=1.25 Lungimea prajinilor grele

Se alege lungimea prajinilor grele=144m16 prajini

1.3 Calculul prajinilor de foraj

Din STAS am ales prajini de foraj de 5 in cu urmatoarele caracteristici:Dp=127mmtp=9,19mmdp=108,6mmqp=32,62 kg/m Lungimea prajinilor de foraj

Prajinile de foraj si cele grele se grupeaza cate 3 , formand astfel un pas.Calculam numarul pasilor:

1.4 Calculul garniturii la extragere fara circulatieSectiunea 1-1 Determinarea solicitarii de tractiune :

; ; ;In final obtinand:

Greutatea prajinilor de foraj :

NGreutatea prajinilor grele :

NGreautatea garniturii:

=1418846 NAria prajinei in sectiunea 1-1 :

Determinarea solicitarii axiale :

N/m2Unde:solicitarea la ncovoiere, ;

Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :determinarea tensiunii circumfereniale :

Unde: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 :

Determinarea tensiunii :

Determinarea tensiunii echivalente :

Determinarea limitei de curgere a otelului :

Unde:

coefficient de sigurana

=1,7

limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica

Sectiunea 2-2

Determinarea solicitarii axiale :

N/m2Unde:

solicitarea la ncovoiere,

; Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :

Determinarea tensiunii circumferenial

Unde:

raza interioara;

raza exterioara;

distana radial a punctului considerat;

presiunea interioara;

presiunea exterioara

Determinarea solicitarii la ncovoiere :

Determinarea solicitarii la torsiune :

, deoarece nu are loc forajul

Determinarea tensiunii :

Determinarea tensiunii :

Determinarea tensiunii :

Determinarea tensiunii echivalente :

Determinarea limitei de curgere a otelului :

Unde:

coefficient de sigurana

=1,7

limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica

1.5 Determinare eforturilor in timpul forajuluiSectiunea 1-1 Determinarea solicitarii de tractiune :

; Unde:

fora de frecare;

fore de presiune;

fora de inerie;

greutatea prajinilor grele;

greutatea prajinilor de foraj; Gs apasarea pe sap;

coeficiente de frecare,

acceleraia la extragerea garniturii, m/s2;

densitatea noroiului de foraj;

densitatea oelului,

aria prajinii din secriunea 1-1;

diametrul interior al prajinii din sectiunea 1-1;

presiunea de pompare

Se obtine relatia pentru

Greutatea prajinilor de foraj :

N

Greutatea prajinilor grele :

N Greautatea garniturii:

=1418846 N

Aria prajinei in sectiunea 1-1 :

Aria interioara a prajinii din sectiunea A-A :

m2

Presiunea :

N

Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :

Determinarea tensiunii circumferenial

Unde:

raza interioara;

raza exterioara;

distana radial a punctului considerat;

presiunea interioara;

presiunea exterioara;

,

bar,

Deci N/m2 Determinarea tensiunii radiale :

Cazul 1 , bar,;

Deci N/m2 Determinarea solicitarii la ncovoiere:

Determinarea solicitarii la torsiune:Prp=71,77 KWPrg=7,6 KWPrgp=79,4 KWPs=35,4KWPm=114,8 KW

Moment la sapa

Moment la masa rotativa

Modulul de rezistenta polara pentru garnitura

Determinarea tensiunii :

Determinarea solicitarii axiale :

N/m2

Determinarea tensiunii :

Determinarea tensiunii :

Determinarea tensiunii echivalente :

Determinarea limitei de curgere a otelului :

Unde:

coefficient de sigurana

=1,2

limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica

Solicitarea in sectiunea 1-1 in timpul extragerii determina calitatea otelului.Otelul ales este X95 cu urmatoarele caracteristici: Rp0,2=655 N/mm

SolicitareTensiuneaN/mm2Extragerea g.f. fr circulaien timpul forajului

1-12-21-12-2

ntindere sicompresiunez

-

Presiunea intsi extt0

17-

r0

-17-

ncovoiere000-

Tensiunea axialaax

-

Torsiunea

005,2

Tensiuni principale10

-17-

2

-

30

-6,68-

Tensiune echivalentechiv

0

-

2.Proiectare Arhitecturii sondei in foraj

2.1 Stabilirea diametrelor coloanelor si sapelor

Calculul coloanei de exploatare

Pentru coloana de exploatare se cunoate diametrul exterior al coloanei:

=5 in=127 mmDin STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm=141,3 mmSe adopta un joc radial jr=11,9 mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel : Ds=Dm+2jr=165.1 mm Din STAS se alege: Ds,stas=165,1 mm (61/2in)t=12,7 mmCalculul coloanei intermediare

Pentru coloana intermediara se alege diametrul exterior al coloanei:

=75/8 in=193,7 mmDin STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm=215,9 mmSe adopta un joc radial jr=14,3 mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel : Ds=Dm+2jr=269,9+217,5=244,5 mm Din STAS se alege: Ds,stas=244,5 mm (9 5/8 in)t=11,43,19 mmCalculul coloanei de suprafata (ancoraj)

Pentru coloana de ancoraj se alege diametrul exterior al coloanei:

=103/4 in=273,1 mmDin STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm=298,5 mmSe adopta un joc radial jr=37,8 mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel : Ds=Dm+2jr=365,1+239,7=374,1 mm Din STAS se alege: Ds,stas=374,6 mm (14 3/4 in)t=9,52 mm

Programul de tubare va fi:Coloana de ancorare de 103/4 in, tubata pe intervalul 0 1092 mColoana intemediara de 75/8 in, tubata pe intervalul 0 2092 mColoana intemediara de 5 in, tubata pe intervalul 0 4092 mDiametrul sapelor folosite pentru forajul celor trei interval sunt:103/4 in, pe intervalul 0 1095 m75/8 in, pe intervalul 1095 2095 m5 in, pe intervalul 2095 3995 m

3 Densitatile fluidelor de foraj

Pornesc de la conditia esentiala pt stabilirea densitatii fluidului de foraj:

AncorajSe alege densitatea noroiului = 1100 kg/m3IntermediaraSe alege densitatea noroiului = 1370 kg/m3ExploatareSe alege densitatea noroiului = 1630 kg/m3Interval foratTip fluidDensitatea fluidului

m------Kg/m3

0-1092Natural1100

1092-2092Dispersat neinhibitiv1370

2092-4092Dispersat neinhibitiv1630

4. Volumele de fluide de foraj necesare4.1. Pentru coloana de ancoraj Calculul volumului de fluid

4.2. Pentru coloana intermediar Calculul volumului de fluid

4.3. Pentru coloana de exploatare Calculul volumului de fluid

5. Calculul de rezistent al coloanelor de tubare

1092 m2092 m 4092m103/4 in7 5/8 in5in

Coeficienti de siguranta: la tractiune: cs = 1,75 la turtire: cs = 1,0 pentru J-55 C-95cs = 1,115 pentru P-110 U-150 la spargere: cs = 1,15 pentru pi500 bar

5.1.Calculul de rezisten al coloanei de ancoraj

Presiunea din pori la adancimea maxima

Presiunea de fisurare a formatiunilor

Dimensionare la presiune exterioaraDiferenta de presiune la siu pt dimensionare la presiune exterioara

bar,se impune o adancime de golire maxima, sa reziste la solicitarea presiunii exterioare

Greutatea tronsonului

tone,mai mica decat cea admisibila 1306 toneIn concluzie coloana de 10 3/4 va fi alcatuita din burlane cu grosimea de 10,16 otel J-55 cu filet rotund pe o lungime de 992 m, la cele doua capete pe cate o lungime de 50 m se for utiliza burlane cu o grosime de perete imediat superioara 11.34 pt a se spori siguranta.

5.2. Calculul de rezisten al coloanei intermediare

Coloana plina cu gaze Presiunea din pori

Presiunea de fisurarare a formatiunilor

Presiunea gazelor la siul coloanei intermediare

Diferenta de presiune interioara la siul coloanei

La suprafata presiunee din interiorul coloanei

Tronson inferior J-55 t=8.33 mm

Tronson superior N 80 si t=8.33 mm

Verificarea la presiune exterioara Inaltimea coloanei de noroi in timpul unui aflux

Diferenta de presiune exterioara la adancimea de golire

La siul coloanei intermediare

Inaltimea coloanei de noroiSe limiteaza presiunea la gura sondei

Diferenta de presiune la nivelul coloanei de noroi

Presiunea exterioara admisibila a burlanelor N-80 sunt mai mari decat diferenta de presiune exterioara

Verificare la tractiuneGreutatea celor 2 tronsoane

pentru burlane N-80 In concluzie coloana intermediara va fi alcatuita din burlane de J 55 cu t=8.33 la partea inferioara si burlane N-80 cu t=8.33 la partea superioara

5.3. Calculele de rezistenta pentru coloana de exploatare

Coloana inchisa plina cu gazePresiunea maxima a fluidelor din pori se considera egala cu presiunea coloanei de noroi

Presiunea interioara la suprafata coloanei

Se alege otel N-80 cu t=7.52 mm si presiune admisibila de 572 barSe vor alege oteluri mai ieftine si mai slabe: se alege J-55 cu t=7.52 mm si presiunea admisibila de 393 barLungimea primului tronson va fi:

Se alege otel J-55 cu t=6.43 mm si presiune admisibila de 336 bar

Lungimea tronsonului va fi:

Dimensionare la presiune exterioaraSe considera coloana goala

Se alege otel N-80 cu t=9.19 mm si presiune admisibila de 723 barSe vor alege oteluri mai ieftine si slabe : se alege P-110 cu t=7.52 bar si presiune admisibila de 609 barLungimea primului tronson va fi:

Se alege N-80 cu t=7.52 mm si presiunea admisibila 500 bar

Se alege J-55 cu t=7.52 mm si presiunea admisibila de 393 bar

Se alege J-55 cu t=6.34 mm si presiunea admisibila de 336 bar

Lungimea primului tronson

Acest otel se va folosi pana la H=0 m

Verificarea combinata la presiune exterioara si interioara dintre tronsonul 1 si tronsonul 2

Adancimea de trecere a burlanelor din tronsonul urmator

Trecerea de la compresiune la tractiune

Burlanele sunt solicitate pe lungimea

Inseamna ca tronsonul este solicitat la compresiuneVerificarea combinata la presiune exterioara si interioara dintre tronsonul 2 si tronsonul 3

Adancimea de trecere a burlanelor din tronsonul urmator

Trecerea de la compresiune la tractiune

Burlanele sunt solicitate pe lungimea

Inseamna ca tronsonul este putin solicitat la tractiune

6.Calculele cimentarilor coloanelor

Calculul cimentrii coloanei de ancoraj

Diametrul mediu al gaurii de sonda

Diametrul exterior al burlanelor

Diametrul interior al burlanelor

Volumul lapte de ciment

Cantitatea de ciment necesara cimentariiCantitatea necesara prepararii unitatii de volum de lapte

Volumul de apa pentru prepararea lapteluiVolumul unitar de apa

Volum fluid de foraj

Numarul de auto containare

12 autocontainere

4 agregate pentru preparareVolumul de fluid de refulare

Presiunea de lucru Presiunea necesara invingerii rezistentelor hidraulice

La sfarsitul operatiei de cimentare presiunea data de coloane

Presiunea maxima

In functie de valoarea pmax se alege tipul de agregat de cimentare

Se alege ACF-1050(camasa de 85) Se considera

Debitul critic

Numarul de agragate

Pentru un singur agregatTimpul admisibil de pompabilitate 80-120 minuteSe alege ACF-1050

Suma t.l+t.n=t.s

Se aleg 3 agregate

Presiunea la manifold

Volumul de fluid pompat

6.2. Calculul cimentrii coloanei intermediare

Diametrul sondei

Diametrul exterior al burlanelor

Diametrul inetrior al burlanelor

Volumul de lapte de ciment

Se foloseste amestec cu cenusa

Cantitatea necesara prepararii unui m3

Volumul de apa

Factorul masic apa-solide

Cantitatea necesara prepararii unui m3

Masa amestecului

Volum fluid de refulare

Volum interior

Numar de autocontainere pentru preparare

7 autoconiainere

4 agregate de cimentare

Presiunea de lucru Presiunea necesara invingerii rezistentelor hidraulice

La sfarsitul operatiei de cimentare presiunea data de coloane

Presiunea maxima

In functie de valoarea pmax se alege tipul de agregat de cimentare

Se alege ACF-1050(camasa de 85) Se considera

Debitul critic

Numarul de agragate

Pentru un singur agregatTimpul admisibil de pompabilitatea 80-120 minute

Suma t.l+t.n=t.s

Se aleg 2 agregateVolumul total de fluid

Presiunea la manifold

6.3.Calculul cimentrii coloanei de exploatare in regim turbulent

Diametrul sondei

Dimetrele burlanelor

Volumul de lapte de ciment

m2,diametrul interior intermediara

Cantitatea de ciment necesara cimentariiCantitatea necesara prepararii unitatii de volum de lapte

Volumul de apa pentru prepararea lapteluiVolumul unitar de apa

Volum fluid de foraj

Volumul interior al coloanei de exploatare

Numarul de auto containare

4 autocontainere

2 agregate pentru preparareVascozitatea plastica

Tensiunea dinamica de forfecare

Debitele de fluide necesare

Debitul de pompare

Debitul necesar realizarii regimului turbulent

Volumele pompateVolumul pompat cu debitul Qpeste egal cu volumul interior

Volumul pompat cu debitul Qneste egal cu volumul ce se ridica in SI

Deoarece vl