Файл: Технология бурения вертикальной скважины глубиной 4220м на Самотлорское месторождении.docx

7.5.3 Оборудование для приготовления и очистки бурового раствора

Двухъярусное вибросито ВС-1 разработано СКТБ объединения «Союз-нефтемашремонт» и ВНИИКРнефтью. Высокая эффективность очистки бурового раствора достигается за счет того, что вначале раствор поступает на верхнюю сетку и проходит предварительную грубую очистку, после чего поступает на нижнюю сетку и проходит более тонкую очистку.

Вибросито комплектуется сетками и кассетами с ячейками размером: 0,90,9; 0,630,63; 0,550,55; 0,450,45; 0,250,25; 0,20,2 и 0,160,16 мм.

Гидроциклонные установки используются в качестве дополнительных ступеней очистки бурового раствора от шлама. Принцип их действия основан на разделении суспендированных частиц по массе под действием инерционных сил, возникающих в вихревом потоке гидроциклона. В практике бурения скважин наиболее широко распространены пескоотделители и илоотделители.

Пескоотделитель ПГ-45 предназначен для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером более 0,08-0,10 мм. Он располагается в составе циркуляционной системы и используется в качестве второй ступени очистки бурового раствора после вибросита. Серийно пескоотделитель ПГ-50 выпускается Отрадненским РМЗ Куйбышевской области. Его применяем в проектируемых условиях.

Техническая характеристика пескоотделителя ПГ-45

Пропускная способность по очищенной жидкости, л/с…………………50

Давление перед гидроциклоном, МПа

максимальное……………………………………………………………...0,3

наименьшее рабочее……………………………………………………0,2

Размер частиц плотностью 2,5 г/см³,полностью удаляемых

из бурового раствора, мм………………………………………………...0,08

Внутренний диаметр гидроциклона, мм………………………………...150

Число гидроциклонов……………………………………………………..4

Габариты, мм………………………………………………..13157001250

Масса, кг……………………………………………………………….260

---

Прошедший очистку на вибросите буровой раствор подается под давлением 0,2-0,3 МПа в питающий коллектор, откуда поступает в гидроциклоны, где происходит его очистка от шлама (песка). Шлам с небольшой частью раствора выгружается через песковую насадку в шламосборник. Очищенный буровой раствор из гидроциклона поступает в сливную насадку и далее в сливной коллектор, а оттуда по сливным трубам-стойкам – в емкость (или желоб) циркуляционной системы.

Работа пескоотделителя предусмотрена в двух режимах: 1) без погру­жения песковой насадки в пульпу шламосборника (заслонка вынута); 2) с погружением песковых насадок в пульпу шламосборника (заслонка установлена). Монтируется пескоотделитель над емкостью циркуляционной системы. Для подачи бурового раствора в блок гидроциклонов используются шламовые насосы ВШН.

Илоотделители ИГ-45 предназначены для очистки неутяжеленного бурового раствора от частиц выбуренной породы размером более 0,03-0,04 мм. Он располагается в составе циркуляционной системы и используется в качестве третьей ступени очистки бурового раствора после вибросита и пескоотделителя. Серийно илоотделители ИГ-45 выпускаются Отрадненским РМЗ Куйбышевской области. Такой илоотделитель предусматриваем применять в проектируемой циркуляционной системе.

Техническая характеристика илоотделителя ИГ-45

Пропускная способность, л/с………………………………………………..45

Рабочее давление перед гидроциклонами, МПа………………………0,2-0,3

Размер частиц плотностью 2,6 г/см³,полностью удаляемых

из бурового раствора на 90% и более, мм…………………………………0,05

Потери раствора, %, не более……………………………………………….3

Внутренний диаметр гидроциклона, мм………………………………….75

Число гидроциклонов………………………………………………………16

Габариты, м……………………………………………………2,460,951,5

Масса, кг………………………………………………………………..333

В процессе бурения скважин возможно насыщение бурового раствора пластовым газом, воздухом, а также его вспенивание. В результате этого ухудшаются технологические свойства раствора: уменьшается плотность, увеличиваются статическое напряжение сдвига и вязкость. Поэтому ухуд

---

шаются условия работы оборудования циркуляционной системы, буровых насосов, усиливается опасность возникновения различных видов осложнений. Для предупреждения осложнений, связанных с газированием бурового раствора, используют методы механической и вакуумной дегазации.

В отечественной практике бурения скважин наиболее распространены вакуумные дегазаторы периодического действия. Они обрабатывают буровой раствор порционно. В период всасывания жидкости и ее дегазации в камере создается вакуум, а в период слива дегазированной жидкости камера сообщается с атмосферой.

На таком принципе работает двухкамерный вакуумный дегазатор ДВС-11 конструкции УкрНИИгаза, который мы и применяем.

Техническая характеристика ДВС-11

Пропускная способность, л/с…………………………………………..45-60

Остаточное содержание газа в буровом растворе

после дегазации, %..........................................................................................2

Мощность привода, кВт………………………………………………….18

Габариты, мм………………………………………………278522002080

Масса, т………………………………………………………………….2,2

---

8 Цементирование скважины

8.1 Расчет цементирования обсадных колонн

При расчете цементирования скважин определяем количество сухого цемента и воды для затворения цементного раствора, количество продавочной жидкости, возможное максимальное давление к концу цементирования, допустимое время цементирования, число цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин.

8.1.1 Расчет цементирования направления 472 мм

Производим расчет одноступенчатого цементирования направления 472 мм, спущенного на глубину 30 м, при следующих условиях: диаметр долота D_д=555 мм; наружный диаметр обсадных труб d_н=472 мм; внутренний диаметр обсадных труб d_в=452 мм; высота подъема цементного раствора h=30 м; плотность бурового раствора _р=1477 кг/м³; плотность цементного раствора _цр=1860 кг/м³; кольцо «стоп» установлено на высоте h₀=5 м от башмака.

Определяем объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину V_цр, м³, (8.1):

V_цр = 0,785 k₁[(D_д² – d_н²)h + d_в²h₀], (8.1)

где D – диаметр долота, м;

d_н – наружный диаметр обсадной колонны, м;

h – высота подъёма цементного раствора, м;

d_в – внутренний диаметр обсадных труб, м;

h₀ – высота цементного стакана, м;

k₁ – коэффициент кавернозности, учитывающий увеличение объема цементного раствора, расходуемого на заполнение каверн, трещин и увеличение диаметра скважины по сравнению с расчетным. Значение коэффициента k₁ определяют по кавернограмме для каждой конкретной скважины. Обычно k₁ от 1,1 до 2,5.

В нашем случае k₁=1,1, тогда:

V_цр = 0,7851,1[(0,555² – 0,472²) 30 + 0,452²5] =3,09 м³.

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора G_ц, т, (8.2):

G_ц

---

= (1 / (1 + m)) V_цр_ц, (8.2)

где _ц – плотность сухого цемента, г/см³ (принимаем γ_ц=3,15 г/см³);

m – водоцементное отношение(принимаем m=0,5);

V_цр – объём цементного раствора, м³.

G_ц = (1/(1+0,5))3,093,15 = 6,49 т.

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении, G^I_ц, т (8.3):

(8.3)

где k₂ – коэффициент, учитывающий наземные потери при затворении цементного раствора.
В нашем случае k₂=1,01, так как предусматриваем использование машин, тогда

G^I_ц = 1,016,49 = 6,55 т.

Определяем необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-й консистенцииV_в, м³ (8.4):

V_в = G^I_цm. (8.4)

V_в = G_ц^Im = 6,550,5 = 3,27 м³.

Рассчитываем потребное количество продавочной жидкости (воды) V_пж, м³ (8.5):

V_пж = 0,785 k_ж d_в²(h – h₀), (8.5)

где k_ж – коэффициент, учитывающий сжатие жидкости (принимают k_ж=1,04).

V_пж = 0,7851,040,452²(30 – 5) = 4,17 м³.

Давление, развиваемое насосом в последний момент закачки продавочной жидкости, р_mах, Па (8.6):

р_mах = р₁ + р₂, (8.6)

где р₁ – давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве, МПа (8.7);

р₁ = 10^-5[(h – h₀)(_цр – _р)]; (8.7)

р₂ – давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, МПа (формула Шишенко-Бакланова) (8.8):

р₂ = 0,001 h + 1,6; р₂ = 0,001 h + 0,8 (8.8)

Первое выражение применяют для скважин глубиной до 1500 метров, а второе для скважины более 1500 метров.

Получаем:

р₁ = 10^-5[(30 – 5)(1860 – 1477)] = 0,095 МПа;

р₂ = 0,00130 + 0,8 = 0,83 МПа;

р_тах = р₁ + р₂ = 0,095 + 0,83 = 0,925 МПа.

---