PROIECT FORAJ n25.doc

101

Click here to load reader

Transcript of PROIECT FORAJ n25.doc

Page 1: PROIECT FORAJ n25.doc

PROIECT LA FORAJUL SONDELOR

Cuprins

CAPITOLUL I- Date si informatii generale despre sonda proiectata 3

1.1. Tema proiectului.........................................................................................................................3

1.2.Adancimea celor 3 intervale ce vor urma sa fie sapate...............................................................3

1.3.Densitatea fluidului folosit la saparea celor trei intervale...........................................................3

1.4.Apăsareapesapa..........................................................................................................................3

1.5.Turatia sapei de foraj...................................................................................................................3

1.6.Presiunea la incărcător................................................................................................................3

1.7.Schema sondei proiectate...........................................................................................................4

CAPITOLUL II - GARNITURA DE FORAJ 6

2.1.Prajini de antrenare.....................................................................................................................6

2.2.Prajinile de foraj..........................................................................................................................7

2.3.Prajinile grele...............................................................................................................................8

2.4.Stabilire diametre standard si lungimile prajinilor de foraj si a prajinilor grele...........................8

III SOLICITARILE GARNITURII DE FORAJ 12

3.1.Solicitarile in timpul forajului.....................................................................................................12

3.1.1.Intindere si compresiune 12

3.1.2.Calculul solicitarii la torsiunea garniturii de foraj 14

3.1.3.Incovoierea garniturii de foraj: 16

3.1.4.Presiunea interioara si exterioara a garniturii de foraj 17

3.1.5.Calculul 18

3.2.Calculul solicitarilor care apar in timpul extragerii garniturii de foraj fara circulatie.................19

3.2.2.Presiunea interioara si exterioara 20

3.2.3.Calculul 20

3.3.Dimensionarea garniturii de foraj..............................................................................................20

3.4.Proceduri...................................................................................................................................21

Capitolul IV - FLUIDE DE FORAJ 23

4.1. Proprietăţile fluidelor de foraj..................................................................................................25

4.2.Volume de noroi necesare ........................................................................................................25

4.3.Tratamente si cantitati de maateriale.......................................................................................26

1

Page 2: PROIECT FORAJ n25.doc

CAPITOLUL V - ARHITECTURA SONDEI 29

5.1.Tubarea sondei..........................................................................................................................29

5.1.1.Tipuri de coloane 29

5.1.2. Stabilirea programului de constructie 30

5.2.Calculul gradientilor de presiune:..............................................................................................31

5.3. Diametrul coloanelor si al sapelor............................................................................................33

5.3.1.Stabilirea jocurilor radiale si verificarea diametrelor sapelor 34

5.4. Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare..........................................................................37

5.4.1. Calculul de rezistenta al coloanei de ancoraj 38

5.4.1.1. Presiuni in coloana de ancoraj....................................................................................39

5.4.2 Calculul de rezistenta al coloanei intermediare. 41

5.4.2.1. Verificarea coloanei la solicitarea de intindere...........................................................44

5.4.2.2. Presiuni in coloana intermediara................................................................................45

5.4.3. Calculul de rezistenta al coloanei de exploatare 46

5.4.3.1.Verificarea la solicitarea de intindere..........................................................................48

5.4.3.2 Presiuni in coloana de exploatare................................................................................49

5.4.3.3.Proceduri.....................................................................................................................49

5.5. Cimentarea coloanelor de tubare.............................................................................................51

5.5.1.Cimentarea coloanei de ancoraj 52

5.5.2.Cimentarea coloanei intermediare 57

5.5.3 Calculul cimentarii coloanei de exploatare in regim turbulent 63

CAPITOLUL VI - Echipamentul de foraj 78

6.1. Alegerea garniturii de foraj.......................................................................................................78

6.2. Alegerea echipamentului de suprafata.....................................................................................78

2

Page 3: PROIECT FORAJ n25.doc

CAPITOLUL I- Date si informatii generale despre sonda proiectata

1.1. Tema proiectuluiSă se proiecteze o sondă în foraj cunoscandu-se datele următoare:

N=25

1.2.Adancimea celor 3 intervale ce vor urma sa fie sapateAdancimea săpată pentru coloana de ancoraj este:

Ha =500+25·N=500+25·25=1125m

Adancimea săpată pentru coloana intermediară:

Hi=1600+35·N=1600+35·25=2475m

Adancimea săpată pentru coloana de exploatare:

He=2300+20·N=2300+20·25=2800m

1.3.Densitatea fluidului folosit la saparea celor trei intervale(0-1025m) coloana de ancoraj:

Ρa=1150+2·N=1150+2·25=1200Kg/m3

(1025-2335) coloana intermediara:

Ρi=1250+5·N=1250+5·25=1375Kg/m3

(2335-2720) coloana de exploatare:

Ρe=1400+20·N=1400+10·25=1900 Kg/m3

1.4.Apăsarea pe sapaGs=125+N=125+25=150 KN

1.5.Turatia sapei de forajn=80+N=80+25=105 rot/min

1.6.Presiunea la incărcătorPi=110+N=110+25=135 bar

3

Page 4: PROIECT FORAJ n25.doc

1.7.Schema sondei proiectate

Coloana de ancoraj:

Coloana de ancoraj este destinata consolidarii formatiunilor de suprafata , lungimea sa este cuprinsa de obicei intre 100-1000 m , in cazul nostru 1125m .Ea serveste, intre altele ca support pentru celelalte coloane si pentru instalatia de prevenire a eruptiilor.

Coloana intermediara:

Este nenecesara pentru izolarea stratelor sau a fluidelor continute in ele care pun probleme la continuarea forajului in conditii normale. Spre exemplu prezenta unor roci in profilul sondei , cu stabilitate redusa ori prezenta unor strate slab consolidate sau care contin fluide cu presiuni anormale (mari sau mici).

4

Coloana de ancoraj

Coloana intermediara

Coloana de exploatare

Page 5: PROIECT FORAJ n25.doc

Coloana de exploatare:

Permite izolarea stratelor productive in interiorul acesteia se introduce tubincul care permite aducerea fluidelor din stratul productiv la suprafata.

Coloanele sunt cimentate cu o pasta de ciment plasata in spatial inelar dintre gaura de sonda si coloana respective.

Inaintea inceperi forajului se va plasa o coloana conductor.

5

Page 6: PROIECT FORAJ n25.doc

CAPITOLUL II - GARNITURA DE FORAJ

In cazul de fata folosindu-se forajul cu masa rotativa garniture de prajini va reprezenta arborele de transmisie a miscarii de rotatie, provenita de la masa rotativa , la sapa, prin intermediul ei se transmite energia necesara dislocarii rocii din talpa sondei.

Garnitura de foraj este alcatuita din prajina de antrenare,prajini de foraj, prajini intermediare, prajini grele si sapa. Miscarea de rotatie a masei rotative se va transmite la sapa in ordinea urmatoare prajina de antrenare cu profil hexagonal va primi miscarea de rotatie de la masa rotativa care o va transmite mai departe prajinilor de foraj. De la prajinile de foraj va fi transmisa la prajinile intermediare iar apoi la cele grele iar la randui sapei de foraj . Actiunea combinata a apasarii pe sapa Gs si a turatiei n permite sapelor sa disloce roca in cazul sapelor cu role roca va fi dislocate prin sfarmare , in cazul salapelor cu diamante impregnate prin erodare, iar in cazul celor cu diamante insertate prin erodare si aschiere.

Garnitura de foraj este folosita inafara forajului propriu zis si la alte operatiuni cum ar fi omorarea sondei in situatiile eruptive , instrumentatii, probarea stratelor presupuse productive, efectuarea operatiilor de carotaj,cimentarea linerelor, formarea dopurilor de ciment etc.

La forarea acestei sonde se vor folosi:

2.1.Prajini de antrenare

Prin forma ei profilata prajina de antrenare preia miscarea de rotatie de la masa roatativa si o transmite spre sapa prin intermediul restului garniturii de foraj. Pe masura ce sapa avanseaza prajina de antrenare va culisa prin masa rotativa.

La saparea celor 3 intervale se vor folosi prajini de antrenare dupa cum urmeaza :

- pentru primul interval 0 – 1125 m se utilizeaza prajini de antrenare cu profil hexagonal cu :

- diametrul nominal ,

- Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG,

6

Page 7: PROIECT FORAJ n25.doc

- Imbinarea inferioara (cepul) de tipul 5 ½ FH

S-a optat pentru prajini cu profil hexagonal deoarece se uzeaza uniform, momentul de torsiune se transmite pe o suprafata mai mare , sunt mai rezistente .

- pentru intervalul 1125 – 2475 m

- diametrul nominal ,

- Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG,

- Imbinarea inferioara (cepul) de tipul NC 46 (4 IF)

- pentru intervalul 2475 – 2800 m

- diametrul nominal ,

- Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG,

- Imbinarea inferioara (cepul) de tipul NC 50 (4 IF)

in continuare se va prezenta o schema a prajinilor de antrenare cu profil hexagonal:

2.2.Prajinile de foraj

O prajina de foraj are in compozitie 3 elemente : corpul sau teava prajinii prevazuta la un capat cu cep iar la celalalt cu cep .

Prajinile de foraj se fabrica prin laminare iar capetele fiind ingrosate prin presare ulterioara la cald

7

Page 8: PROIECT FORAJ n25.doc

Institutul American de Petrol API a definit 4 tipuri de clase de rezistenta E-75, X-95, G-105, S-135. Clasa cea mai folosita este clasa E-75 daca rezistenta acestei clase nu este suficienta atunci se vor folosi prajinile dintr-o clasa superioara.

2.3.Prajinile greleRolul prajinilor grele este cel de a conditiona utilizarea in vune conditii a

intrumentului de dislocare . mai mult ele trebuie sa raspunda si unor constrangeri legate de:

- Diametrul gaurii de sonda- Pierderile minimale de sarncina- Rezistenta la flambaj- rigiditatea

Prajinile grele uzoale sunt cilindrice cu lungimea de 9 m avand la un capat cep si la celalalt mufa ambele taiate din corp.

2.4.Stabilire diametre standard si lungimileprajinilor de foraj si a prajinilor grele

Diametrul prajinilor de foraj

Petru intervalul 0-1125m

Acest interval se va sapa cu o sapa cu diametrul Ds=15 ½ in (393.7 mm). Deci se va adopta un diametru standard conform tabelului:

Diametru sapei(Ds) 135-175 176-200 200-250 250-400 Peste 400

8

Page 9: PROIECT FORAJ n25.doc

(mm)Diametrul prajinilor (Dp)

(in)3 1/2 4-41/2

41/2-55-51/2

51/2-64/8

Diametrul exteterior al prajinilor de foraj: Dpstas=5 in(127mm), grosimea de perete t=9,15 mm, masa unitara qp=29,02 kg·m, tipul imbinarii 5 1/2 in FH.

Lungimea prajinilor de foraj

Lp=H-lg=1125-53=1072 m

Se vor utiliza 108 bucati prajini de foraj.

Diametrul prajinilor grele

Diametrul optim al prajinilor de foraj este aproximativ 75% din diametrul sapei

-diametrul maxim al prajinilor grele:

Dgmax=Ds-1 in=393,7-25,4=368,3 mm

-diametrul calculate al prajinilor grele

Dg=0,75·Ds=0,75·393,7=295,27 mm

Se va adopta un diametru standard pentru prajinile grele de foraj :

Dstas=11 in (279.4mm)

Penreu acest diametru avem :

Diametru interior: dg=76,2 mm ,imbinarea NC 77, masa unitara qp=444.5 kg·m

Lungimea prajinilor grele

Lungimea intregului ansamblu de prajini grele se determina din conditia ca apasarea pe sapa Gs sa fie reazlizata cu aproximativ 75% din greutatea lor.

Deoarece o prajina grea are 9 m se vor utiliza 6 prajini grele.

Pentru intervalul (1125-2475m)- colane intermediara:

Pentru acest interval se va utiliza o sapa cu diametrul Ds=95/8(245mm).

Diametrul prajinilor de foraj:

9

Page 10: PROIECT FORAJ n25.doc

Dp=41/2…..5 in se va allege Dpstas=41/2

Pentru acest diametru avem : grosimea de perete t=8,56 mm , qp=24,70 kg·m, tip imbinare NC 385H.

Lungimea prajinilor de foraj:

Lpi=2475-135=2340m

Diametrul prajinilor grele:

Diametrul maxim la prajinilor de foraj:

Dpmax=Ds-1in=245-25,4=219.6mm

Diametrul calculate al prajinilor grele:

Dg=0,75·Ds=0,75·245=183,75mm

Diametru stas al prajinilor grele:

Dpstas=71/4in (184,2mm)

Pentru acest diametru avem : diametru interior dg=71,5mm, imbinarea NC50, qg=177,6 Kg·m

Lungimea prajinilor grele:

Se vor utiliza 16 bucati.

Pentru intervalul (2475-2800m)- colanda de exploatare:

Pentru acest interval se va utiliza o sapa cu diametrul Ds=63/4(245mm).

Diametrul prajinilor de foraj:

Dp=4…41/2 in se va allege Dpstas=41/2(114,3mm)

Pentru acest diametru avem : grosimea de perete t=8,56 mm , qp=20,83 kg·m, tip imbinare NC 50H.diametru interior dp=97,18 mm

Lungimea prajinilor de foraj:

10

Page 11: PROIECT FORAJ n25.doc

Lpi=2800-208=2592m

Diametrul prajinilor grele:

Diametrul maxim la prajinilor de foraj:

Dpmax=Ds-1in=171,5-25,4=146,1mm

Diametrul calculate al prajinilor grele:

Dg=0,75·Ds=0,75·171,5=128,6mm

Diametru stas al prajinilor grele:

Dpstas=6 in (152,4mm)

Pentru acest diametru avem : diametru interior dg=57,2 mm, imbinarea NC44, qg=123,1 Kg/m

Lungimea prajinilor grele:

Se vor utiliza 23 buca

III SOLICITARILE GARNITURII DE FORAJ

Ca urmare a lucrului neuniform al sapei pe talpa, a rotirii garniturii de foraj a pulsatiilor pompelor de noroi, in timpul forajului toate solicitarile au practice un character variabil. In general , solicitawrile se accentueaza cu adincimea si sunt mai severe in zonele curbate. Sunt situatii in cand garniture este supusa la solicitari dinamice de soc: degajarea prin bataie cu geala, intepenirea ori desprinderea brusca in timpul rotirii , scaparea pe o anumita inaltime etc.

Principalele solicitari la care sunt supuse diferitele elemente ale garniturii de foraj sunt:

- tractiunea- torsiunea- presiunea exterioara- presiunea interioara- solicitarile combinate : tractiune-torsiune sau tractiune-presiune

11

Page 12: PROIECT FORAJ n25.doc

Atunci cand sonda este curbata , ori cand isi pierde , in timpul lucrului, forma rectilinie de echilibru stabil, ca si atunci cand este supusa vibratiilor transversal, garniture de foraj este supusa solicitarii de incovoiere.

3.1.Solicitarile in timpul forajului

3.1.1.Intindere si compresiune

Solicitarea la intindere este create de : greutatea proprie a prajinilor , greutatea ansamblurilor introduce in sonda, fortele de frecare cu peretii si cu noroiul din sonda, fortele de frecare cu peretii si cu noroiul din sonda; fortele de inertie din timpul manevrei; fortele de presiune create de prezentza si circulatia noroiului; forta suplimentara de tractiune in cazul degajarii unei garniture prinse.

Greutatea prajinilor de foraj:

Gp=qp·g·lp·( =421 KN

Greutatea prajinilor grele de foraj:

Gg=qg·g·lg·( =199.6KN

Aria prajinilor de foraj respective cea a prajinilor grele:

=

=

12

Page 13: PROIECT FORAJ n25.doc

Calculul solicitarii la intindere si compresiune :

Calculul fortelor care actioneaza pe garnitura de foraj:

3.1.2.Calculul solicitarii la torsiunea garniturii de foraj

Garnitura de foraj estesolicitata la torsiune in timpul procesului de foraj sau carotaj, in cursulunor instrumentatii etc.

13

22

11

Page 14: PROIECT FORAJ n25.doc

Solicitarea de torsiune in sectiunea 3-3:

Calculul momentului la sapa care este egal cu momentul de torsiune in sectiunea 3-3:

Calculul modulului de rezistenta polar al materialului prajinilor grele in cazul nostru otel :

Solicitarea de torsiune in sectiunea 2-2:

Momentul de torsiune in sectiunea 2-2:

Momentul la rotirea garniturii de foraj:

Puterea necesara la rotirea prajinilor grele:

14

3 3

Page 15: PROIECT FORAJ n25.doc

Solicitarea de torsiune in sectiunea 1-1:

Momentul in sectiunea 1-1 este egal cu momentul la masa rotativa :

Momentul de rotire in sectiunea 1-1:

Puterea necesara rotirii garniturii de foraj in sectiunea 1-1:

Calculul modulului de rezistenta polar al prajinilor de foraj:

3.1.3.Incovoierea garniturii de foraj

Garnitura de foraj este solicitata la incovoierea atunci cand sonda este curbata, cand isi pierde forma rectilinie de echilibru stabil ori atunci cand este supusa la vibratii transversal.

15

Page 16: PROIECT FORAJ n25.doc

Solicitarea la incovoiere

E- modulul de elasticitate longitudinal al materialului:

I – momentul de inertie axial:

viteza unghiulara:

16

Page 17: PROIECT FORAJ n25.doc

3.1.4.Presiunea interioara si exterioara a garniturii de foraj

Exista anumite situatii in timpul forajului cand presiunea din interiorul garniturii de foraj este mai mare decat cea din exterior. Spre exemplu atunci cand se incearca obtinerea circulatiei intr-o sonda cu garniture prinsa sau infundata. Sau la cimentarea sub presiune a unui strat, la probarea unui liner ori a unui strat cu ajutorul prajinilor , presiunea din interiorul aacestora este mai mare decat cea din exterior . Totusi, presiunile interioare intalnite in mod current nu sunt periculoase .Insa in combinatie cu celelalte solicitari efectul lor nu trebuie omis.

Sectiunea 1-1

Raza interioara a prajinilor de foraj:

Raza exterioara a prajinilor de foraj:

17

Page 18: PROIECT FORAJ n25.doc

Presiunea exterioara este egala cu presiunea interioara si cu cea la incarcator:

Sectiunea 2-2

Raza interioara a prajinilor grele:

Raza exterioara a prajinilor grele:

Presiunea exterioara este egala cu presiunea interioara si cu cea la incarcator:

3.1.5.Calculul

In vederea stabilirii clasei mateliarului din care va fi realizata garnitura de foraj se va

calcula

18

Page 19: PROIECT FORAJ n25.doc

3.2.Calculul solicitarilor care apar in timpul extragerii garniturii de foraj fara circulatie

3.2.1.Tractiune

19

Page 20: PROIECT FORAJ n25.doc

s – coeficientul de frecare al lui Poisson, s= 0,15

a – acceleratia la extragere a garniturii de foraj , a=0,4 m/s

– densitatea otelului ,

– densiteatea fluidului de foraj,

3.2.2.Presiunea interioara si exterioara

3.2.3.Calculul

20

Page 21: PROIECT FORAJ n25.doc

3.3.Dimensionarea garniturii de foraj

Se va compara : cu adica :

Petru dimensionare se va allege

Rp,02 – limita la curgere a matarialului

Se va adopta pentru fabricarea garniturii de foraj otelul din clasa E-75

In timpul forajului In timpul extragerii

1-1 2-2 3-3 1-1 2-2 3-3

σz 135 -40,18 -52,33 206,53 - 0

σi 12,75 - - 0 0 0

σax 135 -40,18 -52,33 206,53 - 0

σt -13,1 -13,1 -13,1 -44,22 -44,22 -44,22

τ 12,75 25,81 16,20 0 0 0

σech 174 280,34

21

Page 22: PROIECT FORAJ n25.doc

3.4.ProceduriDupa stabilirea garniturilor de foraj necesare sapariicelor trei intervale se va da

comanda de la fabricant la timpul folosirii lor.

Transportul garniturii de foraj se va face de la fabricant la locul unde se va sapa sonda cu peridocul sau platforma in functie de mijlocul de transport pus la dispozitie de benificiar. Cand aceasta va ajunge la sonda se verifica buletinul care contine informatii despre garniture de foraj ( diametrele nominale, lungimi, gradul materialului etc) , se masoara apoi lungimea prajinilor de foraj si a celor grele dupa care se sabloneaza .

Sablonarea consta in introducerea unui dispozitiv special in interiorul prajinilor pentru a se verifica daca prajinile de foraj au venit cu defecte din fabrica ( turtite , denivelari etc) . Dupa aceste verificari se va mai face si o verificare la presiune interioara in cazul in care aceasta nu s-a realizat la fabricant.

Dupa incheierea tuturor testelor prajinile se vor aseza pe rampa special amenajata cu ajutorul unei macarale dupa care se vor pune tot cu ajutorul macaralei la “ deget “ la podul podarului urmand apoi sa fie introduse bucata cu bucata in timpul forajului. Inainte de a introduce garnitua in sonda se vor trece intr-un tabel seria si numarul componentei introduse in sonda.

Daca apare vreo defectiune ( ruperea unei prajini, spargerea, spiruirea etc) sau daca este necesar sa se inlocuiasca sapa de foraj prajinile de foraj se vor scoate afara in pas ( 3 bucati) si se desfileteaza dupa care se aseaza la “deget” la podul podarului.

22

Page 23: PROIECT FORAJ n25.doc

Capitolul IV - FLUIDE DE FORAJ

Fluidului de foraj i se atribuie, în prezent, următoarele roluri principale:

Hidrodinamic. După ieşirea din duzele sapei, fluidul curăţă particulele de rocă dislocată de pe talpa sondei şi le transportă la suprafaţă, unde sunt îndepărtate.

Hidrostatic. Prin contrapresiunea creată asupra pereţilor, el împiedică surparea rocilor slab consolidate şi pătrunderea nedorită în sondă a fluidelor din formaţiunile traversate.

De colmatare. Datorită diferenţei de presiune sondă-straturi, în dreptul rocilor permeabile se depune prin filtrare o turtă din particule solide, care consolidează pietrişurile, nisipurile şi alte roci slab cimentate sau fisurate. Totodată, turta de colmatare reduce frecările dintre garnitura de foraj sau coloana de burlane şi rocile din pereţi, diminuează uzura prăjinilor şi a racordurilor.

De răcire şi lubrifiere. Fluidul de circulaţie răceşte şi lubrifiază elementele active ale elementului de dislocare, prăjinile, lagărele sapelor cu role şi lagărele motoarelor de fund.

Motrice. Când se forează cu motoare de fund, hidraulice sau pneumatice, fluidul de foraj constituie agentul de transmitere a energiei de la suprafaţă la motorul aflat deasupra sapei.

Informativ. Urmărind fluidul de circulaţie la ieşirea din sondă şi detritusul adus la suprafaţă, se obţin informaţii asupra rocilor interceptate şi asupra fluidelor din porii lor.

În anumite situaţii, fluidul de foraj poate îndeplinii şi alte atribuţii: plasarea pastei de ciment în spaţiul ce urmează să fie cimentat, antrenarea unor scule de instrumentaţie, degajarea garniturilor de foraj prinse, asigurarea presiunii necesare între coloana de exploatare şi tubingul suspendat în packer, omorârea sondei.

Fluidul de foraj trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

fluidul ales nu trebuie să afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate; să-şi păstreze proprietăţile, în limite acceptabile, la contaminare; să-şi menţină însuşirile tehnologice la temperaturile şi presiunile ridicate ce

vor fi întâlnite în sonde şi la variaţiile lor din circuit; să permită investigarea geofizică a rocilor şi fluidelor conţinute în porii lor; să prevină coroziunea şi eroziunea echipamentului de sondă; să menţină în suspensie particulele de rocă neevacuate, în timpul

întreruperilor de circulaţie;

23

Page 24: PROIECT FORAJ n25.doc

să conserve permeabilitatea straturilor productive deschise; să nu fie toxic sau inflamabil şi să nu polueze mediul înconjurător şi apele

freatice; să fie uşor de preparat, manipulat, întreţinut şi curăţat de gaze sau detritus; să permită sau chiar să favorizeze obţinerea de viteze de avansare a sapei cât

mai mari; să fie ieftin, să nu reclame aditivi deficitari şi greu de procurat, iar pomparea

lui să aibă loc cu cheltuieli minime.

Este nerealist să se încerce prepararea unui fluid care să răspundă la toate aceste condiţii şi atribuţii. Pentru o anumită situaţie concretă se alege fluidul cel mai convenabil.

Tipuri de fluide :

Pentru adancimea forata la această sondă până la 2800 m avem nevoie de un noroi natural pentru primul interval, de un noroi inhibitiv pentru al doilea interval si al treilea.

Fluidele de foraj dispersate au la bază sistemul dispersat apă-argilă. Constituite din materiale ieftine şi uşor de procurat, ele posedă practic toate însuşirile necesare forajului. De aceea, sunt cele mai răspândite fluide de circulaţie.

Ele sunt preparate la suprafaţă din argile bentonitice, uneori activate, cu bune proprietăţi coloidale, dar înglobează şi particule argiloase sau inerte din rocile traversate. Prin urmare, aceste fluide, nu sunt doar dispersate, ci şi dispersive.

Interval forat Gradientul de presiune Tip fluid Densitatea fluidului

m bar/10m ------ Kg/m3

0-1125 0,11 Dispersat 1192

1125-2475 0,13 Inhibitiv 1355

2475-2800 0,19 Inhibitiv 1610

24

Page 25: PROIECT FORAJ n25.doc

4.1. Proprietăţile fluidelor de foraj:

Compoziţia, calităţile sau carenţele unui fluid de foraj sunt definite printr-o serie de proprietăţi, unele dintre ele comune tuturor tipurilor de fluide, altele specifice numai anumitor categorii. O parte (densitatea, conţinutul de gaze, rezistivitatea ş.a.) se măsoară şi se înregistrează la sondă şi în mod continuu; celelalte sunt măsurate numai intermitent, la sondă ori în laborator.

Proprietatile reologice ale fluidelor de foraj

Pentru primul interval 2475 – 2800 m

- vascozitatea plastica.

- tensiunea dinamica de forfecare.

Pentru intervalul 1125 – 2475 m

- vascozitatea plastica.

- tensiunea dinamica de forfecare.

Pentru intervalul 0 – 1125 m

- vascozitatea plastica.

- tensiunea dinamica de forfecare.

25

Page 26: PROIECT FORAJ n25.doc

4.2.Volume de noroi necesare :

a. Intervalul 0-1125 m : K = 2....3

b. Intervalul 1025-2335 m :

c. Intervalul 2475 - 2800m :

4.3.Tratamente si cantitati de materiale:

Densitatile componentelor fluidului de foraj

- Densitatea apei , ;

- Densitatea argilei, ;

- Densitatea baritei,

Pentru cele 3 intervale vom aveava urmatoarele cantitati de maateriale

26

Page 27: PROIECT FORAJ n25.doc

Volumele de argila pentru cele trei intervale sunt:

Masa de barita necesara prepararii fluidului de foraj necesar la forarea celor trei intervale este:

Volumele de barita pentru cele trei intervale sunt:

Volumul de apa necesar prepararii noroaielor pentru cele 3 intervale:

27

Page 28: PROIECT FORAJ n25.doc

Dupa cum s-a aratat mai sus in tabel pentru saparea clor trei intervale se va utiliza tei tipuri de noroaie pentru primul interval sapat (0 - 1125 m) , intervalul sapat pentru coloana de ancoraj, la saparea lui se va folosi un fluid dispersat.

Pentru celelalte intervle (1125-2475 m ) si (2475 - 2800m) sapate pentru fixarea coloanei intermediare respectiv de exploatare se va utiliza fluide de foraj inhibitive pe baza de ioni de K .

Aceste fluide au la baza sistemul apa-argila care asigura in plus stabilitate sistemului si imprimarea unui puternic caracterinhibitiv mediului apos , acest rol este indeplinit de adaosul de electroliti, polimeri de protectie , substante tensioactive, anumiti fluidizanti, substante hidrofobizante.

Se va utiliza o varianta de fluid cu clorura de potasiu si fluidizanti inhibatori, denumit INHIB-KCl. Acesta este un amestec de lignosulfonati, humati si dicromati, care amplifica efectul inhibitiv al ionului de potasiu; rezultatele procesului sunt :

- provenirea dispersarii detritusului argilos ( prin adsorbtie la suprafata acestuia);

- scaderea vascozitatii si gelatiei, datorita fixarii pe particulele elementare de argila, reducand fortele de atractie dintre aceastea;

- micsorarea filtratului fluidului de foraj prin impermeabilizarea turtei de colmatare;

- marirea stabilitatii termicie pana la 180...200 ° C.

la preparearea fluidelor pentru cele doua intervale se pleaca de la solutia diluata de argila

bentonitica prehidratata la care se adauga :

- 45 INHIB; 120 KCl; 4 NaOH; pnetru a mentine pH-ul sistemului intre 9,5...11;

un coloid organic 10 carboximetilceluloza; o substanta tensioactiva nenionica pentru

28

Page 29: PROIECT FORAJ n25.doc

reducearea tenisunii interfaciale 10 EGOP-glicoli oxipropilati0; un antispumant CSF-1,7

; si motorina 25 pentru imbuntatatirea proprietatilor de filtarare si lubrifiere .

Pentru fiecare metru forat se adauga 1....2 kg KCl deoarece in filtrat trebuie sa existe permanent un exces de ioni de K+ .

CAPITOLUL V -ARHITECTURA SONDEI

5.1.Tubarea sondei.

Gaura de sonda forata in scoarta terestra perturba echilibrul natural al acesteia din urma.In cazul unor roci precum petrisurilor, nisipurile rocile fisurate, mmarnele si argilele hidratabile, sarea gema, anhidritele etc. apar fenomene de instabilitate a gaurii de sonda chiar in timpul forajului. Din acest motiv este nevoie de un program de constructie care sa-i ofere acesteia conditii si siguranta in exploatare.

Programul de constructie cuprinde:

- programul de tubare -adancimea de introducere a coloanelor de tubare; - diametrul si grosimea burlanelor, -calitatea otelului-tipul imbinarilor etc.

29

Page 30: PROIECT FORAJ n25.doc

- programul de sape:

- tipuri;

- diametre

- programul de cimentare

- tipul pastei

- intervalul cimentarii etc.

5.1.1.Tipuri de coloane

Inainte de inceperea forajului propriu-zis se realizeaza manual sau mecanic o deschidere de sectiune circular sau patrata de 0,8 - 1 m cu adancimea de 3 – 6 m in care se introduce un burlan de table din otel cu diametrul de 500 – 700 mm care constituie coloana de ghidare.Se stabileste o coloana de ghidare de 444 mm.

Apoi vor urma coloanele :

Coloanele de ancoraj adancimea de fixare a coloanei de ancoraj este de 1125 m .

Functiile principale ale acestei coloane sunt:

- consolideaza gaura de sonda in zonele de suprafata- constituie un support pentru instalatiile de prevenire a eruptiilor- constituie un support pentru coloanele urmatoare

Coloanele intermediare adancimea de fiaxare a coloanelor intermediare este de 2475 m aceste

coloane sunt introduce pentru:

- izolarea stratelor in care se produc pierderi de flui de foraj- izolarea stratelor cu presiuni ridicate- izolarea masivelor de sare- izolarea sondelor care contin roci cu stabilitate redusa

Coloanele de exploatare adancimea de introducere este de 2800 m si indeplineste urmatoarele functii:

30

Page 31: PROIECT FORAJ n25.doc

- premite deplasarea fluidelor exploatate de la nivelul stratului productive pana la suprafata

prin intermediul coloanei de extractive;

- asigura realizarea unor operatii privind imbunatatirea procesului de exploatare fisuri, acidizari, interventii etc.

- previne surparea stratului in cazul in care acesta este alcatuit din roci instabile.

Diametrul acestei coloane a fost stabilit in functie de debitul de fluide ce urmeaza sa fie extrase,

diametrul stabilit in cazul nostru este 5 in deci debitul de fluid asteptat este mai mare de

150 .

5.1.2.Stabilirea programului de constructie

La stabilirea programului de constructie a acestei sonde se are in vedere mai multi factori geologici si tehnologici:

Adancimea proiectata. Sonda proiectata este de adancimie medie (2800 m) cu o constructive nu prea complexa cu un numar redus de coloane cu diametrul si grosimea burlanelor mici.

Conditiile gelologice. Programul de constructive al sondei este influentat in mod hotarator de : natura si proprietatile fizico-mecanice ale rocilor traversate de sonda prezenta si natura fluidelor din porii rocii presiunea din pori si presiunea de fisurare.

Preofilul spatial al sondei. Adancimea de tubare a coloanelor , marimea jocurlor radiale burlane – pretii sondei, grosimea de prete a burlanelor sunt influentate in mod essential de traiectul gaurii de sonda : in acest caz sonda este verticala fara problem.

Alcatuirea programului de constructive incepe cu: determinarea numarului de coloane care se va stabili in functie de gradul de rezistenta al matarialul ales; si a adancimilor de introducere ( deja cunoscute prin tema de proiect).

O prima regula care trebuie respectata de-a lungul intervalelor netubate este :

31

Page 32: PROIECT FORAJ n25.doc

5.2.Calculul gradientilor de presiune:

Pentru adancimea 1125 m (adancimea de introducere a coloanelor de ancoraj):

Gradientul presinii fluidului din porii rocii:

Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:

Gradientul presiunii de fisurare:

Impus prin tema de proiect se va calcula:

Deci se respecta conditia :

; 0.10 < 0.11 <0.18

Pentru adancimea 2475 m (adancimea de introducere a coloanelor intermediare):

Gradientul presinii fluidului din porii rocii:

32

Page 33: PROIECT FORAJ n25.doc

Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:

Gradientul presiunii de fisurare:

Impus prin tema de proiect se va calcula:

Deci se respecta conditia :

; 0.12< 0.13<0.17

Pentru adancimea 2800 m (adancimea de introducere a coloanelor deexploatare):

Gradientul presinii fluidului din porii rocii:

Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:

33

Page 34: PROIECT FORAJ n25.doc

Gradientul presiunii de fisurare:

Impus prin tema de proiect se va calcula:

Deci se respecta conditia :

; 0.15<0.16<0.19

5.3. Diametrul coloanelor si al sapelor.

In functie de marimea debitului asteptat diametrele echipamentelor de extractive si celor de interventie, modul de echipare al zonei productive etc. , se impune diametrul nominal al coloanei de exploatare .

Orientativ valorile diametrului nominal al coloanei de exploatare pentru sondele de petrol in fuctie de debit:

Pentru sondele de

petrol

Q, m3/24h 40 - 100 100– 150

> 150

Dc mm (in) 114,3(4 1/2 )

127…..141,3(5…..5 1/2 )

152,4….168,3(5…..6 5/8 )

Diametrele celorlalte coloane si ale sapelor aferente se stabiliesc, intr-un process unic, prin utilizarea metodei “ de jos in sus”.

Intre peretii sondei si cei ai coloanelor de burlane, trebuie sa existe un joc radial , respective o ratie de tubare R suficient de mari pentru introducerea fara dificultati a coloanei si pentru o cimentare eficienta a spatiului inelar.

34

Page 35: PROIECT FORAJ n25.doc

5.3.1.Stabilirea jocurilor radiale si verificarea diametrelor sapelor

Conform metodei “ de jos in sus “:

Pentru coloana de exploatare:

Se cunoaste diametrul exterior al coloanei:

Se va alege diametrul Stas al mufei se va utiliza mufa tip Buttress:

Diametrulcoloanei

Diametrul mufei(imbinare normala

si Buttress)

Diametrul mufei(imbinare Extreme

Line)

Diametrul sapei

In (mm) In (mm) In (mm) in mm5

(127)5,563

(141,3)5,36

(136,1)6 ¼

6 3/86 ½6 ¾

158,8161,9165,1171,5

Deci s-a ales diametrul mufei ( imbinare normal si Buttress) de 141,3 mm

Alegerea jocului radial:

Dc , in 4 ½ - 5 ½ - 7 – 8 5/8 – 10 ¾ 12 ¾ 16 –

35

Page 36: PROIECT FORAJ n25.doc

6 5/8 6 5/8 7 5/8 9 5/8 11 ¾ 14 ¾ 20

, mm 7 - 10 10 – 15 15 - 20 20 - 25 25 – 35 35 – 40 40 - 60

S-a ales

Diametrul sapei:

Diametrul Stas al sapei:

Ratia de tubare:

Pentru coloana intermediara:

Se cunoaste diametrul exterior al coloanei:

Se va alege diametrul Stas al mufei se va utiliza mufa tip Buttress:

Diametrulcoloanei

Diametrul mufei(imbinare normala

si Buttress)

Diametrul mufei(imbinare Extreme

Line)

Diametrul sapei

In (mm) In (mm) In (mm) in mm7 5/8

(193,7)8 ½

(215,9)8,01

(203,5)8¾

9 5/89 7/8 105/8

222,3244,5250,8269,9

Deci s-a ales diametrul mufei ( imbinare normal si Buttress) de 215,9 mm

36

Page 37: PROIECT FORAJ n25.doc

Alegerea jocului radial:

Dc , in 4 ½ -6 5/8

5 ½ -6 5/8

7 –7 5/8

8 5/8 –9 5/8

10 ¾ 11 ¾

12 ¾ 14 ¾

16 – 20

, mm 7 - 10 10 – 15 15 - 20 20 - 25 25 – 35 35 – 40 40 - 60

S-a ales

Diametrul sapei:

Diametrul Stas al sapei:

Ratia de tubare:

Pentru coloana de ancoraj:

Se cunoaste diametrul exterior al coloanei:

Se va alege diametrul Stas al mufei se va utiliza mufa tip Buttress:

Diametrulcoloanei

Diametrul mufei(imbinare normala

si Buttress)

Diametrul mufei(imbinare Extreme

Line)

Diametrul sapei

In (mm) In (mm) In (mm) in mm11 ¾

(298,5)12 ¾

(323,9)--

14 ¾ 15 ½

371,4393,7

Deci s-a ales diametrul mufei ( imbinare normal si Buttress) de 323,9 mm

37

Page 38: PROIECT FORAJ n25.doc

Alegerea jocului radial:

Dc , in 4 ½ -6 5/8

5 ½ -6 5/8

7 –7 5/8

8 5/8 –9 5/8

10 ¾ 11 ¾

12 ¾ 14 ¾

16 – 20

, mm 7 - 10 10 – 15 15 - 20 20 - 25 25 – 35 35 – 40 40 - 60

S-a ales

Diametrul sapei:

Diametrul Stas al sapei:

Ratia de tubare:

5.4.Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare

Pe intreaga durta de existent a sondei incepand cu procesul de foraj si continuand cu cel de exploatare si incheind cu abandonarea , coloanele de tubare ale sondei sunt supuse uni complex de solicitari . Acestea actioneaza independent sau in interdependenta , accidental sau permanent , static sau dynamic, cu valoarea constanta sau variabila .

De-a lungul unei coloane solicitarile solicitarile sunt variabile si valorile lor se modifica in timp . Ele au uncaracter static sau accidental.

Principalele solicitari mecanice statice sunt:

- intinderea data de propria greutate , incercarilor de desprindere din sonda , cresterilor presiunii interioare si reducerilor de temperetura

38

Page 39: PROIECT FORAJ n25.doc

- compresiunea si respective flambajul date de greutatea proprie la rezemarea coloanei pe talpa sondei

- incovoierea produsa la inscrierea coloanei in sonda in caz ca aceasta este deviate

- presiunea exterioara de natura hidrostatica sau geostatica

- presiunea interioara create in timpul unor operatii de cimentare circulatie.

Dintre solicitarile mecanice cu caracter dinamic sunt:

- forte de inertie la coborarea in sonda a burlanelor

- socuile hidraulice la pornirea circulatiei in sonda

- socurile hidraulice la modificarea brusca a debitului de fluid extras din sonda sau a presiunii din coloana.

Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare are drept scop stabilirea componentei acesteia din punc de vedere al materialelor , grosimilor de perete, si gradul de rezistenta al imbinarilor

5.4.1. Calculul de rezistenta al coloanei de ancoraj

Pentru calculul coloanei de ancoraj la intindere se considera fortele axiale existente la finalul operatiei de cimentare cu dopuri :

- forta de greutate proprie , cu considerearea efectului de flotabilitate;

- forta axiala de la finalul cimentarii , urmarea a cresterii presiunii in coloana in moementul asezarii celui de al doilea dop de cimentare pe inelul de retinere de la baza coloanei, aparitia acestei presiuni suplimentare se datoreaza unei anumite intarzaierii a opririi pomparii de fluid in coloana.

In contiunuare pentru coloana avand componenta rezultata se determina adancimea maxima de golire in scopul evitarii turtirii burlanelor la presiune exterioara.

Pentru coloana de ancoraj sunt cunoscute urmatoarele date:

- diametrul coloanei ;

- adancimea de introducere in sonda

39

Page 40: PROIECT FORAJ n25.doc

- adancimea finala a sondei

- densitatea fluidului de foraj

- presiunea suplimentara la finalul cimentarii ;

- coloana este formata din burlane de otel J – 55 cu imbinari cu filet rotund, mufa

Urmeaza sa se stabileasca alcatuirea coloanei in conditia solocitarii la intindere si determinarea adancimii admisibile la golire a coloanei.

Pentru otelul J – 55 coeficientul de siguranta la turtire este ct=1,1 , iar pentru adancimea sondei cuprinsa intre 1500-3000 m coeficientul de siguranta la smulegere din filet este cs=1,6.

Datele privind caracteristicile burlanelor sunt prezentate in tabelul urmator:

Grosimea de perete, t

Diametrul interior Di

Masa unitara q

Presiunea admisibila de

turtire Padt

Forta de smulgere

Fs max Fads

mm mm Kg/m bar KN KN9,52 279,36 70 104 2122 1325

11,05 276,3 80,43 143 2527 1579

La partea inferioara a coloanei pe o lungime la=100 m se prevad burlane cu grosimea de perete maxima 11,05 , avand diametrul interior Dia= 276,3 mm .

Forta axiala suplimentara datorata creterii presiunii interioare:

Primul tronson aflat deasuprea celui cu grosime maxima de perete este compus din burlane cu cea mai mica grosime de perete t=9,52 mm la care Fads= 1325 KN, qn=70 kg/m. Lungimea tronsonului va fi:

40

Page 41: PROIECT FORAJ n25.doc

Deoarece lungimea tronsonului rezultat din calcul depaseste necesarul de 1025 m tronsonul de burlane cu grosimea peretelui t=9,52, va avea lungimea l1=1025 m .

Ca urmare , din punctual de vedere al solicitarii la intindere coloana de ancoraj va avea component:

0……..1025 m l1=1025 m t1=9,52 mm J - 55

1025….1125 m l2=100 m t2= 11.05 mm J – 55

Adancimea de golire pentru pentru burlanele cu grosimea ceea mai mica de pererte t1=9,52 mm si cu Padt1=104 bar.

5.4.1.1.Presiuni in coloana de ancorajPresiunea interioara (sonda inchisa si plina cu gaze) :

- La gura sondei

- La siul coloanei :

41

Page 42: PROIECT FORAJ n25.doc

Graficul variariei presiunii interioare :

Graficul variatiei presiunii exterioare :

42

Page 43: PROIECT FORAJ n25.doc

5.4.2 Calculul de rezistenta al coloanei intermediare.

Functie de conditiile specific coloana intermediara a unei sonde poate fi supusa la diverse solicitari din aceastea mai importante si frecvent intalnite sunt solicitarile de presiune interioara si de intindere. In mod obojnuit se stabilete compunerea coloanelor din punctual de vedere al presiunii interioare si apoi se face verificarea la intindere facandu-se corectiile necesare.

Referitor la solicitarea de presiune interioara se mentioneaza doua situatii mai des intalnite:

- executarea unei operatii de probare a etaensitatii coloanei si implicit verificarea cimentarii aceastea si testarea la fisurare a rocilor aflate mai jos de baza coloanei , dupa reincepera forajului in aceste cazuri se inchide gaura sondei si se pompeaza in coloana fluid sub presiune ;

- producerea unei manifestari eruptive cu aruncarea din coloana a fluidului de foraj si cu inchiderea la gura sondei a prevenitorului de eruptie ; se considera situatia cea mai dezavantajoasa pentru coloana fluidul patruns in coloana este un fluid gazos care umple complet coloana el provenind dintr-un strat aflat imediat sub baza coloanei; se ajunge la asa numita situatie sonda inchisa plina cu gaze.

- dupa cum s-a mentionat coloana rezultata din calculul de presiune interioara este verificata la solicitarea de intindere data de propria greutate. uneori se tine seama si de

43

Page 44: PROIECT FORAJ n25.doc

forta axiala suplimentara produsa de cresterea presiunii interioare de la finalul cimentarii. In cazul de fata se considera situatia solicitarii la presiune interioara la sonda inchisa plina cu gaza si la intindere sub propria greutate.

In acest caz pentru coloana intermediara sunt cunoscute urmatoarele:

- diametrul coloanei, ( 193,67 mm )

- adancimea de introducere ,

- adancimea finala a sondei,

- densitatea apei mineralizate

- gradientul presiunii fluidului din roca de sub baza coloanei ( zona coloanei de exploatare)

- gradientul geotermic din zona

- temperatura medie la suprafata

- densitatea relativa a gazelor

- coeficientul de neidelitate al gazelor la partea de joss i la aprtea de sus a coloanei se

considera aceasta valoare corespunde gazelor perfecte

- constanta generala a gazelor R=287 J/Kg °K

Urmeaza sa se stabileasca alcatuirea coloanei de tubare la solicitarea de presiune in conditia sonda inchisa plina cu gaze si verificarea coloanei la solicitarea de intindere de

intindere sub propria greutate. Densitatea fluidului de foraj este

44

Page 45: PROIECT FORAJ n25.doc

Datele burlanelor necesare calculului sunt urmatoarele.

Otelt q

mm Kg/m bar bar KN KNJ - 55 8,33 39,32 286 260 1401 875N - 80 8,33 39,32 415 377,2 2180 1362,5N - 80 9,52 44,23 475 413 2558 1598,75

Deoarece H= 1500-3000 m coeficentul de siguranta la smulgere cs=1,6 iar coeficientul de siguranta la spargere este csp=1,1

a) Presiuni la partea inferioara a coloanei este egala cu presiunea de strat, Pi

Temperaturi- la partea inferioara a coloanei

°C

- la suprafata ( la partea superioara a coloanei)

°K

- temperature medie

°K

Coeficentul de neidealitate al gazelor

Presiunea la partea superioara a coloanei.

Densitatea medie a gazelor

b) Presiunea la exterioarul coloanei Pela siul coloanei

45

Page 46: PROIECT FORAJ n25.doc

Presiunea la partea superioara a coloanei

c) Diferenta de presiune ce solicita coloana

La partea superioara a coloanei :

La partea inferioara a coloanei :

d) Compunera coloanei la solicitarea de presiune interioara

Din datele referiotare la presiunile ce solicita coloana de tubare

( :

si din valorile presiunilor admisibile de spargere ale burlanelor prezentate in table rezulta ca in componenta coloanei vor intra burlane din otel J – 55 si N - 80 , t= 8,33 mm .

Pentru calculul de compunere se va utiliza varianta analitica de jos in sus

Pimul tronson de la partea inferioara a coloanei va fi din otel J – 55 cu grosimea de

perete t=8,33 mm care are presiunea admisibila la spargere .

Lungimea primului tronson va fi :

Tronsonul al doilea va fi compus din burlane din otel N- 80 t= 8,33 mm cu

acest tronson va fi:

46

Page 47: PROIECT FORAJ n25.doc

Deoarece lungimea celor 2 tronsoane rezista in mod normal la o adancime mai mare decat adancimea de introducere a burlanelor ( 2475 m ) atunci lungimea ultimului tronson va fi:

In consecinta compunearea coloanei va fi:

2475……..541 m J – 55

541……..0 m N– 80

5.4.2.1. Verificarea coloanei la solicitarea de intindere:

Dupa cum s-a aratat calculul de verificare la solicitarea de intindere se face de jos in sus de la baza coloanei la suprafata . Se are in vedere punctual de trecere de la un tronson la urmatorul.

La partea superioara a primului tronson t=8,33 mm

Deci si coloana rezista

La partea superioara a coloanei t=9,52 mm , otel N – 80

Deci si coloana rezista

47

Page 48: PROIECT FORAJ n25.doc

5.4.2.2. Presiuni in coloana intermediara

Variatia presiunii in exteriorul coloanei :

Variatia presiunii in interiorul coloanei

48

Page 49: PROIECT FORAJ n25.doc

5.4.3. Calculul de rezistenta al coloanei de exploatare

Coloana de exploatare trebuie sa prezinte siguranta pe o perioada lunga de timp ea fiind elemental prin care se realizeaza procesul de exploatare a diferitelor fluide. Un prim element caruia trebuie sa I se acorde o atentie deosebita este stabilirea condiitiilor si starilor de solictare.

Frecvent pentru calculul de rezistenta al coloanei de exploatare se considera solicitarea la presiune exterioara cu coloana complet goala. Presiunea este create de coloana hidrostatica a fluidului de foraj utilizat la forajul sondei in momentul terminarii procesului de adancire. Se neglijeaza existenta cimetarii coloanei.

Dupa stabilirea compunerii la presiune exterioara se procedeaza la verificarea la intindere sub propria greutate.

Pentru coloana de exploatare se cunoaste

- diametrul coloanei (127 mm);

- adancimea de introducere ;

- densitatea fluidului de foraj ;

Urmeaza sa se stabileasca compunearea la solicitarea de presiune exterioara cu coloana goala.

Considerand burlane din otelurile J – 55 si N – 88 pentru un coefficient de siguranta la turtire ct=1,1 si un coefficient de siguranta la smulgere cs=1,6 deoarece Hs=1500-3000 m , caracteristicile de rezistenta ale burlanelor sunt prezentate in tabelul urmator.

Otel t qmm Kg/m bar bar KN KN

J – 556,43 19,96 286 260 752 4707,52 22,34 383 348 921 575

N - 80 7,52 22,34 500 454 1382 863 Presiunile la interiorul coloanei sunt nule iar la axteriorul acesteia sunt date de coloana hidrostatica a fluidului de foraj, Astfel:

- la partea de sus a coloanei ;

49

Page 50: PROIECT FORAJ n25.doc

- la partea inferioara a coloanei

Din compunerea coloanei vor face parte burlanele:

- la partea superioara cu presiunea admisibila de turtire cea mai mica Otel J – 55,

t=6,43 mm si =260 bar.

- la partea inferioara cu presiunea admisibila de turtire imediat mai mae de 429,3 bar otel :

N – 80 , t2=7,53 , .

Pentru calculul de compunere la presiunea exterioara se va folosi variant analitica de jos in sus.

Primul tronson este format din burlane otel J – 55 cu t1=6, 43 mm si cu

este:

Lungimea celui de al doilea tronson , format din burlane otel J – 55 , t2=7,52 mm si

Lungimea celui de al trei-lea tronson, format din burlane din otel N – 80 , t3=7,52 mm si

557,17=2874,48 m

Deoarece se depaseste necesarul de burlane atunci ultimul tronson va fi:

50

Page 51: PROIECT FORAJ n25.doc

In concluzie profilul coloanei de exploatare supusa solicitarii de presiune exterioara va fi urmatorul:

0……..1646,18 m J – 55

1646,18…..2203,31 m J – 55

2203,31…..28000 m N – 80

5.4.3.1.Verificarea la solicitarea de intindere

Ca in toate cazurle de calcul la solicitarea la intindre calculul se face de jos in sus de la baza coloanei la suprafata. Se are in vedere punctele de trecere intre tronsoane, considerand capacitatea de rezistenta a burlanelor cu forta admisibila la smulgere mai redusa.

Pentru usurinta calculelor se vor nota numerele tronsoanelor in ordine inversa : tronsonul 3 va deveni 1, tronsonul 2 , tronsonul 1 va deveni 3.

La partea superioara a primului tronson din otel N – 80, t1=7,52 mm si

KN t2=7,52 si , unde

Deci si coloana rezista

La partea superioara celui de-al doilea tronson din otel N – 80, t2=7,52 mm si

KNsi t3=6,43 mm si , unde

51

Page 52: PROIECT FORAJ n25.doc

97,57 KN

Deci si coloana rezista

5.4.3.2 Presiuni in coloana de exploatare

Variatia presiunii exterioare

5.4.3.3.Proceduri

Dupa stabilirea diametrlor stas ale colanelor, a gradului de otel si al grosimii de perete se comanda burlanele de la fabricant care vor fi transportate pe “sea” (platforma) catre sonda. In moemntul in care ajug la sonda burlanelor li se vor verifica buletinul care

52

Page 53: PROIECT FORAJ n25.doc

contine informatii despre ele( grad otel, lungime , grosime de perete presiune admisibila la turtire etc).

Dupa incheierea verificarilor primare burlanele vor fi sablonate .Sablonarea burlanelor consta in introducera unui dispozitiv special in interiorul lor cu ajutorul caroruia se observa daca burlanele nu au defecte de fabricatie sau au suferit diferite accidente in timpul transportului sau in timpul diferitelor manevre de incarcare etc. Defectele burlanelor pot fi: sunt turtite, au denivelari, grosimea de perete nu este uniforma etc.

Dupa incheierea tuturor verificarilor burlanele vor fi ridicate cu ajutorul elevatorilor ( cioara in termenii sondorilor) si vor fi asezate pe o rampa special amenajata.

La masa rotativa se va monta “ broasca cu pene ” care serveste la suspendarea burlanelor. Acestora inainte de a fi introduse in sonda li se monteaza la primul introdus siul coloanei iar la un interval de aproximativ 30 de m adica 3 burlane a cate 9 m se va monta inelul de retinere ,valva, aceste accesorii sunt formate din materiale usor frezabile acestor trei coloane li se vor suda imbinarile , pe langa aceste accesorii burlanelor li se vor monta centrori pentru a asigura o introducere cat mai sigura in sonda si in conditii optime.

Burlanele se introduc rand pe rand in sonda infiletandu-se la moment cu ajutorul dinamometrului

5.5.Cimentarea coloanelor de tubare

Prin operatia de cimentare la sonda se realizeaza plasarea intr-o anumita zona a unui amestec fluid denumit pasta de ciment.In timp pasta de ciment se intareste fformand piatra de ciment.

Cimentarile se pot divisa in mai multe categorii: cimentari primare, secundare si speciale

Cimentarile primare sunt cimentari de coloane ea se efectueaza imediat dupa operatia de tubare. Operatia de cimentare se executa , cu foarte mici exceptii la toate coloanele din constructia sondei.

La cimentarile primare de coloana pasta de ciment se plaseaza in saptiul inelar dintre coloana si peretele sondei, operatia respectiva facandu-se in marea majoritate a cazurilor prin circulatie directa. Dupa pasta de ciment se pompeaza in coloana fluid de refulare ca de obicei este fluidul de foraj existent in sonda .Separarea celor doua fluide mentionate se realizeaza prin dopuri de cimentare confectionati din cauciuc.

Prin cimeantarea in saptiul inelar se asigura izolarea stratelor respectiv impedicarea circulatiei nedorite a fluidelor prin saptele coloanei dintr-un strat in altul spre suprafata sai in interiorul coloanei prin perforaturi sau pe la siu. In acelasi timp piatra de ciment formata

53

Page 54: PROIECT FORAJ n25.doc

creaza o legatura sigura intre coloana si rocile din peretele sodei si protejeaza coloana de actiunea coroziva a unor fluide aflate in anumite formatii geologice sau chiar a fluidelor de foraj patrunse in deschiderea rocilor traversate de sonda. Prin indepartarea fluidului de foraj din zona cimentata se evita si actiunea de durata a fluidului de foraj sau a filtratului acesta asupra unor roci ce-si pierd stabilitatea in timp ( marne care-si maresc volumul , nisipuri necoiezive, sare etc.

Pentru o cimientare de coloana trebuie sa se cunoasca cantitatile de matariale neceasre , utilaje ce urmeaza a fi folosite si durata operatiei respective care nu trebuie sa depaseasca timpul admisibil in care pasta de ciment permite deplasarea ei fara dificultati.

Principalele elemente care trebuie luate in atentie la calculul unei cimentari de coloana sunt:

- stabilirea intervalului de cimentat , respectiv inaltimea de cimentare;

- proprietatile fizice ale pastei de ciment , (densitate si caracteristicile reologice), funcitie de tipul de pasta corespunzatoare conditiilor date.

- volumul de pasta de ciment si respectiv , cantitatile de materiale necesare prepararii acesteia;

- volumul fluidului de refulare pompat dupa pasta de ciment

- inaltimea in spatiul inelar si volumul fluidului separator (fluid tampon) pompat inaintea pastei de ciment

- Tipurile si numarul de echipamente necesare efectuarii operatiei de cimentare : autocontainare si agregate de cimentare .

- unele marimi specifice efecturarii operatiei debite , presiuni de pompare presiuni in zonele deosebite ale sondei si durata operatiei.

5.5.1.Cimentarea coloanei de ancoraj

Fixarea coloanei la suprafata se face sub o forta de intindere egala cu greutatea proprie a partii de coloana ramasa necimentata . Este posibil ca ulterior cimentarii si fixarii colanei sa apara o situtatie de crestere a presiunii in interiorul coloanei Pi care creaza o forta suplimentara de intidere., Fpi, sau o scadere a temperaturii in coloana si deci o forta

suplimentara de intindere .

In calculul de cimentare a coloanei a coloanei se va determina :- inaltimea de cimentare

- proprietatile fizice ale pastei de ciment ;

54

Page 55: PROIECT FORAJ n25.doc

- volumele de fluid pompate in sonda la cimentare;

- cantitatile de materiale necesare prepararii pastei;

- echipementele necesare prepararii si pomparii pastei;

- presiunea finala de cimentare.

Pentru cimentarea coloanei de ancoraj se cunosc:

- diametrul coloanei ,

- adancimea de introducere a coloanei

- Diametrul sapei de foraj,

- Distanta de la siu la inelul de retinere , h=20 m ;

- Compunerea coloanei de tubare

0.......1025 m t1=9,52 mm l1=1025 m

1025...1125 m t2=11,05 mm l2=100 m

- gradientul de fisurare al rocilor , ;

- denisitatea fluidului de foraj , ;

- vascozitatea plastica a fluidului de foraj ,

- tensiunea dinamica de forfecare a fluidului de foraj ,

- coeficientul de cavernometrie , k1=1,20 ;

- coeficientul de pierderi prin manipulare si amestecare a pastei cu fluidul de foraj in zona de cantact , k2=1,0 ;

- coeficientul de compresibilitate al fluidului de foraj datorita aerarii , k3=1,03.

1) Inaltimea de cimentare

55

Page 56: PROIECT FORAJ n25.doc

Pentru coloanele de ancoraj se prevede cimentarea pe intreaga inaltime

2) Caracteristicile fizice ale pastei de ciment

2.1. Densitaeta

Densitatea minima:

Densitatea maxima pentru evitarea fisurarii rocilor:

Pentru cimentare se va folosi pasta de ciment cu . Aceasta pasta

se incadreaza in categoria pastelor de ciment usoare. La prepararea pastei de ciment se va folosi un amestec de ciment cu un material inert cu densitatea scazuta. In cazul de fata se va folosi cenusa de termocentrala , un material existent in catitati mari si la un cost redus. Se

considera densitatea cenusei de termocentrala .

2.2. Caracteristicile reologice

Se apreciaza in raport cu caracteristicile fluidului de foraj :

- Vascozitatea plastica :

56

Page 57: PROIECT FORAJ n25.doc

- Vascozitatea dinamica de forfecare :

3) Volumul de fluide pompate in sonda

3.1. Volumul de pasta de ciment

Volumul de pasta de ciment umple intreg spatiul inelar si interioarul cooanei pe inaltimea de h=10 m de la baza

3.2. Volumul de fluid de refulare:

Fluidul de refulare se introduce in coloana pe intervalul de retinere pana la suparafata:

57

Page 58: PROIECT FORAJ n25.doc

4 Cantitatile de materiale pentru pasta de ciment

La pastele de ciment cu cenusa raportul numeric cenusa ciment este

Densitatea amestecului ciment - cenusa :

Cantitatea de amestec solid ciment cenusa pentru prepararea a unui m 3 de pasta

pentru apa cu

Cantitatea de apa pentru un m 3 de pasta

Factorul masic apa-solide

Cantitatile separate de materiale solide pentru 1 m 3 pasta:

- ciment -

58

Page 59: PROIECT FORAJ n25.doc

- cenusa -

Cantitatile totale de materiale pentru pasta de ciment :

- amestec ciment cenusa :

- ciment :

- cenusa :

- apa :

5) Echipamente necesare pomparii pastei de ciment

Numarul de autocontainare pentru amestecul ciment-cenusa in cazul unor autocontaianre tip APC-10.

Numarul de agregate de cimentare :

6) Presiunea finala de cimentare

Presiunea finala este presiunea maxima in operatia de cimentare. Ea este data de relatia:

Presiunea de circulatie se determina cu realatia :

59

Page 60: PROIECT FORAJ n25.doc

Presiunea torita diferentei de densitate a fluidelor:

Deci presiunea maxima va fi

5.5.2.Cimentarea coloanei intermediare

Pentru cimentarea coloanei intermediare se cunosc :

- Diametrul coloanei .

- Adancimea de introducere a coloanei

- adancimea de introducere a coloanei de ancoraj :

- diametrul sapei

- Compunera coloanei de tubare :

2475……..541 m J – 55

541……..0 m N– 80

- distanta de la baza coloanei la inelul de retinere h=20 m;

- diametrul coloanei precedente

- grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei precedente

- diametrul interior al coloanei de ancoraj

60

Page 61: PROIECT FORAJ n25.doc

- gradientul de fisurare la baza coloanei intermediare :

- densitatea fluidului de foraj :

- coeficientul de cavaernitate k1=1,20 ;

- coeficientul de acoperire a pierderilor de pasta k2=1,05

- coeficientul de compresibilitate al fluidului de foraj k3=1,03 ;

-cresterea posibila de presiune interioara in coloana intermediara ulterior fixarii

- reducerea de temperatura posibila in coloana ;

1) Inaltimea de cimentare:

Se stabilesc doua inaltimi de cimentare : o inaltime din punc de vedere geologic Hcg si o inaltime de cimentare din punct de vedere tehnic Hct se va lua in considerare cea mai mare dintre ele .

Pentru cazul de fata inaltimea Hcg satisface conditia izolarii complete a zonei de sub baza coloanei de ancoraj; pasta de ciment urmeaza sa se ridice in interiorul coloanei precedente pe o distanta de 100 m ca urmare :

Inaltimea de cimentare tehnica previne cedarea coloane la solocitarea de intindere cand , pe langa greutatea proprie a portiunii necimentate apar forte suplimentare axiale produse de cresterea presiunii in interiorul si reducerea temperaturii .

Valoarea inaltimii de cimentare din punct de vederea tehnic este data de relatia :

unde qm este masa medie pe unitatea de lungime a burlanelor coloanei

tm - grosimea medie a peretelui burlanelor:

61

Page 62: PROIECT FORAJ n25.doc

- Dim diametrul interior mediu al burlanelor :

Fpi- forta suplimentara produsa prin cresterea peresiunii interioare :

coeficentul lui Poisson, pentru otel

Abm- aria sectiunii transversale a burlanelor

- E- modulul de elasticitate al otelului ,

Atunci adancimea tehnica de cimentare va fi :

Deoarece Hcg<Hct atunci inaltimea de cimentare a coloanei este Hc=Hct=1544 m

2) Densitatea si tipul de pasta de ciment :

Densitatea minima :

62

Page 63: PROIECT FORAJ n25.doc

Densitatea maxima

Se admite densitatea pastei de ciment

Dupa densitatea rezultata pasta de cimetn este o pasta normala preparata din

ciment praf si apa denistatea cimentului si a apei .

3) Volumele de fluide pompate in sonda

3.1. Volumul de pasta de ciment

Volumul de pasta de ciment este :

In care :

- Dsd- diametrul sondei :

- Dia - diametrul interior al coloanei de ancoraj :

- Di - Diametrul exterior al coloanei intermediare :

- Dii - diametrul interior al coloanei intermediare la partea de jos tronsonul 3:

- Hc- inaltimea de cimetare : Hc=1544 m

- Diim - diametrul interior mediu al coloanei intermediare, Diim= 176,46 mm

- h- distanta de la baza coloanei la inelul de retinere , h=200 m;

63

Page 64: PROIECT FORAJ n25.doc

- h' - inaltimea de ridicare a pastei de ciment in interiorul coloanei de ancoraj , h'=100 m

Din calcule se obtine volumul total al pastei de ciment :

3.2. Volumul de fluid de refulare :

4) Cantitatile de materiale necesare prepararii pastei

Pasta de ciment de tipul normal se prepara din ciment si apa. Cantitatile corespunzatoare de ciment si apa pentru prepararea a unui m 3 de pasta sunt :

In aceste conditii se foloseste un factor apa-ciment:

Cantitatile totale de materiale necesare :

- ciment :

- apa :

5) Echipamente necesare prepararii si pomparii pastei de ciment

64

Page 65: PROIECT FORAJ n25.doc

Numarul de autocontainare necesare transportarii si alimentarii agregatelor cu ciment este dat de relatia :

Numarul de agregate de cimentare :

6) Variatia presiunii de cimentare

In orice moment al operatiei de cimentare presiunea de pompare data de agregate este:

Pc - presiunea de circulatie, de invingere a rezistentelor hidraulice si este presiunea data

de coloanele de fluid .

Se determina corelatia dintre volumul de pasta si volumul interior al coloanei :

- volumul de pasta :

- volumul interior al coloanei :

Deoarece Vp<Vic la finalul pomparii pastei numai o parte din coloana are pasta de ciment , restul este plina cu fluid de foraj . Inaltimea ocupata de pasta de ciment in coloana de tubare este :

Inaltimea ocupata de fluidul de foraj in acest moment este :

Presiunea de cimentare este :

65

Page 66: PROIECT FORAJ n25.doc

Presiunile de pompare in diferite momente caracteristice ale operatiei si volumele pompate pana in aceste momente sunt urmatoarele:

1. la inceputul operatiei :

2. La terminarea pomparii pastei de ciment dupa care incepe pomparea fluidului de refulare :

3. In momentul in care pasta de ciment a ajuns la baza coloanei :

4. La finalul operatiei de cimentare :

66

Page 67: PROIECT FORAJ n25.doc

5.5.3 Calculul cimentarii coloanei de exploatare in regim turbulent

Cerintele privind calitatea cimentarilor coloanelor de exploatare sunt mult mai severe decat pentru celelalte coloane . Se cere o cat mai buna izolare intre strate, fapt asigurat in primul rand de indepartarea fluidului de foraj si de o buna aderenta apastei de ciment de peretele sondei si de peretele exterior al coloanei .

Unul dintre principalii factori de natura tehnologica cu influenta mare asupra indepartarii fluidului de foraj este regimul de curgere al pastei de ciment in spatiul inelar dintre peretele sondei si al coloanei. Prin regimul turbulent se asigura la curgerea pastei o distributie uniforma a vitezei de curgere pe intreaga actiune transversala a spatiului inelar. Acest fapt contribuie in buna masura si la indepartarea turtei de colmatare de pe peretele sondei, fapt ce asigura un contact dintre piatra ciment roca.

In realizarea curgerii turbulente un factor de baza este viteza de curgere. Valoarea acesteia trbuie sa fie cel putin egala cu viteza critica . La randul sau aceasta viteza depinde in foarte mare masura de caracteristicile fizice ale fluidului care curge in cazul de fata pasta de ciment si de configuratia spatiului de curgere.

67

Page 68: PROIECT FORAJ n25.doc

Se impune realizarea regimului turbulent ce putin pe un interval in spatiul inelar de la baza coloanei pana la deasupra zonei productive. Obisnuit pentru siguranta se realizeaza regimul turbulent pe intreg intervalul de inaltime de cimentare a coloanei de exploatare.

La o cimentare de coloana in regim turbulent primele probleme ale calculului cimentarii sunt : inaltimea de cimentare, caracteristicile fizice ale pastei de ciment , volume de fluid pompate in sonda, cantitatile demateriale necesare prepararii pastei si numarul de echipamente necesare cimentarii. Acestea in acest calcul de cimentare nu vor mai fi repetate in continuare vor fi prezentate elementele specifice cimentarii turbulente.

Pentru cimentarea coloanei de exploatare in regim turbulent se cunosc :

- diametrul coloanei ,

- adancimea de introducere a coloanei

-diametrul sapei pentru coloana de exploatare (171,5 mm)

-adancimea de introducere a coloanei intermediare

- coeficientul de caverna pentru intervalul de sub coloana intermediara ,

- densitatea fluidului de foraj , ;

- vascozitatea plastica a fluidului

- tensiunea dinamica de forfecare a fluidului de foraj

- distanta dintre inelul de retinere simsiul coloanei de exploatare h=30 m;

- inaltimea de cimentare a coloanei de exploatare, ; pasta de ciment se

ridica in interiorul coloanei pe o inaltime de 200 m;

- compunerea coloanei de exploatare rezultata din calculul de rezistenta:

68

Page 69: PROIECT FORAJ n25.doc

- densitatea cimentului praf :

- grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei de exploatare

- diametrul interior mediu al coloanei de exploatare :

- diametrul sondei in zona de sub coloana intermediara:

- acelasi diametru se considera si la interiorul coloanei intermediare

- aria sectiunilor de curgere in sonda:

- aria interioara a coloanei de exploatare :

- aria exterioara ( a spatiului inelar)

- factorul de copresibilitate a fluidului de foraj :

- factorul de pierderi

a) Densitatea pastei de ciment

69

Page 70: PROIECT FORAJ n25.doc

Se adopta pasta de ciment cu

b) Caracteristicile reologice ale pastei de ciment :

- vascozitatea plastica :

- tensiunea dinamica de forfecare:

c) Volumul de fluide pompate in sonda

c1 Volumul de pasta de ciment

c2 Volumul de fluid de refulare

d) Cantitatile de materiale pentru prepararea pastei

La densitatea pasta de ciment se incadreaza in categoria pastelor

normale, care se prepara din ciment si apa ( si )

Pentru prepararea a unui m 3 de pasta se folosesc:

70

Page 71: PROIECT FORAJ n25.doc

In aceste conditii se foloseste un factor apa-ciment:

Cantitatile totale de materiale necesare :

- ciment :

- apa :

e) Echipamente necesare pomparii pastei de ciment

Numarul de autocontainare pentru amestecul ciment-cenusa in cazul unor autocontaianre tip APC-10.

Numarul de agregate de cimentare :

f) Debitele de fluide utilizate la cimentare

f1Debitul de preparare si pompare a pastei Qp

Daca se considera timpul de descarcare a cimentului dintr-un autocontainer de 15

minute rezulta ca pentru prepararea pastei este necesar un timp

Pentru prepararea si pomparea intregului volum de pastade ciment rezulta un debit:

71

Page 72: PROIECT FORAJ n25.doc

f2 Debitul necesar realizarii regimului turbulent de curgere a pastei in spatiul inelar

Viteza critica de trecere la regimul turbulent

Debitul necesar realizarii vitezei critice si deci a regimului turbulentpentru pasta in spatiul inelar :

g Volumelede fluide pompate cu debitul Qp si Qn

g1 Volumul pompat cu debitul Qp

Se pompeaza cu debitul Qp pana cand pasta a ajuns la baza coloanei urmeaza sa treaca in spatiulinelar. Deci volumul pompat cu acest debit este egal cu volumul interior al coloanei:

g2Volumul pompat cu debitul Qn

Volumul respectiv este egal cu volumul de pasta ce se ridica in spatiul inelar

Deoarece volumul de pasta , este mai mic decat volumul interior al

coloanei rezulta ca dupa pasta de ciment se pompeaza cu debitul un volum

de fluid de refulare :

h Vitezele de curgere ale fluidelor prin sonda

h1 Vitezele la pomparea cu debitul

- in interiorul coloanei

72

Page 73: PROIECT FORAJ n25.doc

- in exteriorul coloanei ( spatiul inelar)

h2 Vitezele la pomparea cu debitul

- in interiorul coloanei

- in exteriorul coloanei ( spatiul inelar)

i) presiunile de pompare in sonda

Toate valorile marimilor necesare calculelor caderilor de presiune sunt prezentate in tabel .Cu aceste valori se pot calcula presiunile de circulatie in orice moment al desfasurarii operatiei de cimentare.

In continuare sunt date doua exemple de determinare a valorilor cuprinse in tabel.

1) Curgerea fluidului de foraj in interiorul coloanei la debitul

Se cunosc

.

Se calculeaza numarul Reinolds pentru stabilirea regimului de gurgere :

73

Page 74: PROIECT FORAJ n25.doc

Conform figurii 1 (curgerea prin conducte) pentru Rei=5093 si Bii=27,58 corespunde

un coeficient de rezistenta hidraulica ca urmare rezulta :

2 Curgerea pastei de ciment in spatiul inelar in regim turbulent la debitul

Se calculeaza numarul Reinolds pentru stabilirea regimului de gurgere :

Conform figurii 1 (curgerea prin spatiul inelar) pentru Ree=4136 si Bii=7,23 corespunde un

coeficient de rezistenta hidraulica ca urmare rezulta:

In acest mod se calculeaza toate valorile Re , Bi, cu ajutorul carora se

determina valorile caderilor de presiune la circulatia fluidelor in sonda. Se precizeaza ca se

refera la interiorul coloanei iar la exteriorul acesteia ( spatiul inelar).

Faza cimentarii Coborare pasta in coloana Ridicare pasta in spatiu inelar

Volumul pompat Interior coloana Pasta in spatiu inelar

Debit de pompare 8,77 20,08

Zona de curgere Interior coloana

Spatiu inelar Interior coloana Spatiu inelar

74

Page 75: PROIECT FORAJ n25.doc

Aria de curgereViteza de curgere

Fluid de foraj

- 5093 1971 11709 4682- 27,58 18 6,03 7,83- 0,065 0,157 0,025 0,04

462,01 - 711,13 -

- 997 - 1342

Pasta de ciment

- 4649 1799 10687 4136

- 25,46 16,62 5,56 7,23

- 0,065 0,125 0,025 0.03

415 - 843 -

- 941,78 - 1194

Caderi de presiune in manifold

Fluid foraj 1,93 1,93 7,19 7,19

Pasta 2,16 2,16 8,40 8,40

Urmeaza sa se calculeze valorile si variatia presiunii de pompare in sonda in timpul operatiei, trasandu-se graficul de variatie presiunii la agregatele de cimentare functie de volumul de fluid pompat.

In cazul de fata volumul pastei de ciment este mai mic decat volumul interior al coloanei si ca urmare se foloseste figura 3 pentru care s-au precizat cinci momente de calcul. Pentru fiecare din acestea se va calcula presiunea de lucru si se va preciza si volumul de fluide pompate pana in momentul respectiv.

Momentul a

Inceptul pomparii pastei de ciment

- debitul de pompare ;

- volumul de fluid pompat

- caderea de presiune in manifold ,

- presiunea de circulatie in sonda :

75

Page 76: PROIECT FORAJ n25.doc

- presiunea la agregate :

Deci a (0 ; 43,01 ).

Momentul b

Terminarea pomparea pastei de ciment in coloana:

- debitul de pompare, ;

- volumul de fluid pompat ,

- caderea de presiunea la manifold

- presiunea coloanelor de fluid

- la exteriorul coloanei :

- la interiorul coloanei :

= 465,48 bar

Deci:

- presiunea de circulatie in sonda

76

Page 77: PROIECT FORAJ n25.doc

- presiunea la agregate

Deci b (7,9 ; 19,39 ).

Momentul c

pasta de ciment a ajuns la partea de jos a coloanei :

- debitul de pompare

- volumul de fluid pompat ,

- caderea de presiune in manifold

- presiunea coloanelor de fluide este aceiasi ca in momentul b

- presiunea de circulatie in sonda este aceiasi ca in momentul b

- presiunea la agregate :

Deci :c (28 ; 19,39 ).

Momentul d

pasta de ciment a inceput sa treaca in spatiul inelar ; incepe regimul de curgere turbulent pentru pasta :

- debitul de pompare

77

Page 78: PROIECT FORAJ n25.doc

- volumul de fluid pompat este acelasi ca in momentul c

- caderea de presiune in manifold

- presiunea coloanelor de fluide este aceiasi ca in momentul b si c

- presiunea de circulatie in sonda :

- presiunea la agregate :

Deci c (28 ; 38,32).

Momentul e

Finalul operatiei de cimentare in regim turbulent :

- debitul de pompare,

- volumul de fluid pompat in sonda

- caderea de presiune la manifold

- presiunea coloanelor de fluide :

- presiunea coloanelor de fluid

- la exteriorul coloanei :

78

Page 79: PROIECT FORAJ n25.doc

- la interiorul coloanei :

Deci

- presiunea de circulatie in sonda

- presiunea la agregate :

Deci : e (35,9; )

In figura urmatoareeste reprezentatgraficul de variatie al presiunii la agregate functie de volumul de fluide pompat in sonda :

h Durata operatiei de cimentare

Durata cimentarii este data de suma timpurilor necesari pomparii de fluide in sonda si de efectuarea operatiei de lansare a celui de al doilea dop de cimentare:

79

Page 80: PROIECT FORAJ n25.doc

Timpul de pompare este compus din timpul necesar ajungerii pastei la baza coloanei,

in care debitul de pompare este si de ridicarea a pastei in regim turbulent in spatiul

inelar, in care debitul de pompare este . Pomparea cu debitul se face pana in

momentul " c " . Deci volumul pompat este volumul interior al coloanei , .

Pomparea debitului se face din momentul " d " pana in momentul " e " . Deci volumul

pompat este

Ca urmare

Timpul de lansare a dopului este

Deci durata totala a operatiei de cimentare :

Deoarece limita de pompabilitate a unei paste de ciment normale fara adaosuri este de 100...120 minute rezulta ca operatia de cimentare poate fi efectuata fara dificultati legate de pasta de ciment.

Proceduri

Dupa calcularea volumului necesar de pasta si a cantitatilor de matariala necesare prepararii pasti se va comanda pasta de ciment care va fi preparata de catre chimist dupa ce pasta este preparata aceasta este transportata cu betonierele la locatie.

O alta metoda de preparare a pastei este cea de prepareare la sonda coform schemelor:

80

Page 81: PROIECT FORAJ n25.doc

Vehicularea si transportul fluidului de lucru (lapte de ciment, noroi, apa, etc) de la pompa triplex la locul de exploatare se face cu teurile de legatura.Teurile cu legaturi rapide asigura, in plus, si dirijarea pe doua directii a fluidului de lucru.

Pasta de ciment va fi dirijata prin conducte de legatura catre capul de cimentare numit in sondarie si bula de cimentare.

CAPITOLUL VI- Echipamentul de foraj

6.1. Alegerea garniturii de foraj :

81

Page 82: PROIECT FORAJ n25.doc

Interval

forat

Diametrul

sapei

Densitatea

noroiului

Prăjini de foraj Prăjini grele Greutate

Diametrul

Lungime

Masa unitar

ă

Diametrul

Lungime

Masa unitar

ă

În aer

În noroi

m in Kg/m3 in m Kg/m in m Kg/m kN kN0-

112515 1/2 1192 5 972 29,02 11 53 444,5 495 419

1125-2475

9 5/8 1355 4 1/2 2199 24,70 71/4 136 177,6 769 636

2475-2800

6 3/4 1610 41/2 2517 20,83 6 203 123,1 758 603

6.2. Alegerea echipamentului de suprafata

Dupa ce se va sapa gaura de sonda pentru montarea coloanei de ancoraj intervalul 0-1025 m la ultimul burlan introdus intrucat la suprafata vom avea o presiune de lucru de 163,4 bar se va monta o flansa cu mufa tip UMC-C care va rezista la o presiune de lucru de 210 bar cu o dimensiune nominala de 13 5/8 in care se insurubeaza in coloana de ancoraj cu diametrul 11 3/4.

Flansele cu mufa sunt destinate suspendarii si etansarii burlanelor de foraj.

Dimensiunile flanselor si a diametrelor interioare de trecere sunt in conformitate cu API.

Flansele cu mufa prezinta doua tipuri de legatura cu burlanul:- cu filet pentru burlane API 8RD, Buttres- legatura sudatasi doua iesiri laterale care pot fi filetate sau cu flanse prevazute cu prezoane.Dimensiunile gaurilor verticale sunt conform cerintelor API

Dimensiunile penelor ce se monteaza in flansa vor fi 5 -10 3/4 in.

Prevenitorul ce se poate monta peste flansa cu mufa, este DF 11x210 sau VH 11x210

82

Page 84: PROIECT FORAJ n25.doc

2. Catline Boom and Hoist Line

3. Drilling Line

4. Monkeyboard

5. Traveling Block

6. Top Drive

7. Mast

8. Drill Pipe

9. Doghouse

10. Blowout Preventer

11. Water Tank

12. Electric Cable Tray

13. Engine Generator Sets

14. Fuel Tanks

15. Electric Control House

16. Mud Pump

17. Bulk Mud Components Storage

18. Mud Pits

19. Reserve Pits

20. Mud Gas Separator

21. Shale Shaker

22. Choke Manifold

23. Pipe Ramp

24. Pipe Racks

25. Accumulator

Schema instalatiei de foraj

84

Page 85: PROIECT FORAJ n25.doc

Figura 1

85

Page 86: PROIECT FORAJ n25.doc

Figura 2

86