Аннотация
Курсовая работа содержит __ таблиц, литературных источников __ и графических приложений __.
Курсовой работой предусмотрен проект строительства и крепления разведочной скважины на Квартовом месторождении.
Курсовая работа составлена согласно требованиям методических указаний и включает две части.
Первая общая часть содержит сведенья о районе буровых работ (исходные данные), геологическом строение Квартового месторождения и характеристики продуктивных горизонтов. А так же теоретические аспекты цементирования скважины и оборудование при цементировании скважины.
Во второй проектной части решаются вопросы сооружения скважины: проектирование конструкции скважины, технология цементирования, выбор оборудования цементирования.
Введение.
Среди важнейших видов промышленной продукции, объемы производства которой определяют современное состояние и уровень развития материально-технической базы той или иной страны, одно из главных мест отводится производству и потреблению нефтепродуктов, а также добыче нефти и газа.
В России, где основным источником формирования бюджета и поступления валютных резервов является нефтегазовый комплекс, вопрос о поддержании объемов производства и их росте наиболее актуален. Уменьшение объемов добычи связано с истощением запасов месторождений, износом основных производственных фондов.
Решение данной проблемы возможно только путем введения в разработку новых месторождений, а также путем разработки более глубоких горизонтов.
Для этого необходимо значительно увеличить объем буровых работ и работ по капитальному ремонту скважин в основном путем повышения технико-экономических показателей бурения за счет роста производительности труда и улучшения технологической базы. Рост производительности труда зависит от технологии бурения (ремонта) и квалификации работников, а улучшение технологической базы возможно путем внедрения новых разработок и увеличения научно-исследовательской работы в данной отрасли.
Необходимость быстрейшего развития экономики нашей страны ставит перед работниками нефтяной промышленности задачу - повысить эффективность и улучшить качество бурения. Эта задача включает в себя как количественный рост, так и качественный: совершенствование техники и технологии бурения скважин, повышение производительности буровых работ и снижение их себестоимости. Немалые резервы заключаются в совершенствовании качества вскрытия нефтяных и газовых пластов при бурении, ускорении опробования и испытания, в совершенствовании конструкций скважин и уменьшению металлоемкости, в повышении долговечности крепления и разобщения нефтегазоводоносных горизонтов.
В настоящее время к строительству скважины предъявляются значительно более жесткие экологические и экономические требования. Строительство скважины и ее эксплуатация должны оказывать минимальное влияние на экосистему. Разработка месторождения должна преследовать цель не максимально быструю его выработку, а наибольшую его нефтегазоотдачу с причинением минимального ущерба окружающей среде.
Целью данного курсового проекта является закрепление теоретических знаний по дисциплине "Расчет им конструирование оборудования нефтяных и газовых промыслов" и получение практических инженерных навыков при решении вопросов связанных с расчётом и креплением обсадных колонн.
Техническое задание.
Выбрать компоновку оборудования для цементирования скважины.
Месторождение квартовое.
Цель бурения – разведка залежей УВ сырья в юрских и палеозойских отложениях.
Проектный горизонт – палеозой.
Проектная глубина по вертикали 3050 метров.
Исходные данные
Общие сведения цементирования скважины.
Цементирование обсадных колонн – один из наиболее ответственных этапов строительства скважин. Особая важность и значимость цементировочных работ обуславливается тем, что неудачи при их выполнении могут свести к минимуму успехи предыдущих этапов строительства скважин.
Высокое качество цементирования любых скважин включает два понятия: герметичность обсадной колонны и герметичность цементного кольца за колонной.
Качество цементирования скважин в настоящее время определяется неоднозначно, а соответствующие методы оценки порой дают противоречивые и взаимоисключающие результаты.
Высокое качество цементирования (результат работы) следует отличать от успешного проведения процесса цементирования. Этот процесс может быть проведен успешно, а качество цементирования скважин может остаться низким. Известны случаи, кода операция завершалась при чрезмерно высоких давлениях или в процессе ее проведения отмечались поглощения или другие осложнения, но качество цементирования было высоким.
Для создания герметичности при наличии тампонажных растворов высокого качества необходимо обеспечить контакт между безусадочным цементным камнем, обсадной трубой и стенкой скважины.
В процессе цементирования не должно быть ГРП. В обеспечении герметичности скважин одно из центральных мест занимает технология проведения процесса цементирования.
Под технологией (от греческого «мастерство+наука») цементирования нефтяных и газовых скважин следует понимать осуществление выработанных норм и правил работы с целью наиболее полного заполнения заколонного пространства скважины тампонажным раствором определенного качества (взамен бурового) на заданном участке с обеспечением контакта цементного раствора – камня с поверхностью обсадной колонны и стенкой скважины при сохранении целостности пластов.
Технологический процесс цементирования определяется геологическими, технологическими и субъективными факторами. При рассмотрении влияния различных факторов на качество цементирования скважин субъективный фактор из рассмотрения может быть исключен, так как предполагается, что операторы имеют необходимую квалификацию и нарушений в проведении технологического процесса нет.
Технологические факторы необходимо совершенствовать, однако не все из ни могут быть изменены. Геологические факторы следует тщательно изучать и при назначении определенных параметров технологического процесса учитывать, принимать к руководству. Например, склонность к гидроразрыву необходимо брать за основу при назначении высоты подъема тампонажного раствора, изменении его плотность и обеспечении скорости движения растворов в заколонном пространстве.
Большинство технико-технологических факторов управляемо.
Во всех случаях следует стремиться к тому, чтобы все режимные параметры могли оказывать воздействие на процесс цементирования с целью обеспечения полного замещения бурового раствора тампонажным. Важное значение при этом имеют состояния ствола скважины, его чистота, конструкция скважины и геометрия заколонного пространства, его гидродинамическая характеристика. Качественное цементирование скважин практически обеспечивается с огромными трудностями, если оно не стоит в центре внимания еще в процессе бурения, т.е. в процессе формирования ствола. Ускоренная проводка скважин без одновременного учета требований и их выполнения для последующего качественного цементирования приводит, к сожалению, к заведомо некачественному разобщению пластов.
Отличительный особенности цементирования скважин в настоящее время следующие:
А) вооруженность техникой, которая позволяет цементировать скважины на довольно высоком уровне.
Б) разнообразие способов цементирования: сплошное, двухступенчатое, секциями, обратное и др.
В) широкий ассортимент специальных тампонажных цементов, позволяющих охватить практически все геолого-физические условия скважин.
Как показывает опыт крепления большого числа скважин у нас в стране и за рубежом, повысить качество разобщения пластов можно применением комплекса мероприятий технического характера и усовершенствованием технологии цементирования вместо изыскивания «универсальных» способов цементирования.
В настоящее время изучено уже значительное число факторов, определяющих качество цементирования скважин.
К основным факторам, повышающим качество цементирования , относятся те, которые обеспечивают контактирования тампонажного раствора с породами и обсадной колонной при наиболее полном вытеснении бурового раствора тампонажным с заданными свойствами при наименьших затратах средств и времени.
Сроки схватывания и время загустевания тампонажного раствора, его реологическая характеристика, седиментационная устойчивость, водоотдача и другие свойства.
Совместимость и взаимосвязь свойств буровых и тамопнажных растворов.
Режим движения буровых и тампонажных растворов в заколонном пространстве.
Объем закачиваемого тампонажного раствора, время его контакта со стенкой скважины.
Качество и количество буферной жидкости.
Режим расхаживания колонны в процессе цементирования.
Применения скребков.
Цементирование колонны.
Использование элементов автоматизации, приспособлений и устройств для повышения качества цементирования.
При проведение цементировочных работ необходимо руководствоваться тем, что применение одного мероприятия требует введения или изменения другого. Так, очищение стенок скважины от глинистой корки с помощью скребков при расхаживании обсадных колонн в большинстве случаев не может быть применено без обработки используемых тампонажных растворов для снижения показателя фильтрации и.т.д.
Таким образом, технологические факторы способствующие повышению качества цементировочных работ взаимосвязаны и взаимозависимы.
В связи с тем, что в отечественной промысловой практике широко применяются цементировочные агрегаты ЦА-320М и 3ЦА-400, а также цементно-смесительные машины 2СМН-20, рассмотрим некоторые варианты типовых схем расстановки и обвязки упомянутого цементировочного оборудования. Представленная на рисунке 1 схема рекомендуется для цементирования обсадных колонн с использованием до 40 тонн тампонажного материала. Однако она допускает возможность затворения и большого количества тампонажного материала путем последовательной замены освободившихся смесителей другими, заблаговременно затаренными, или же посредством включения в схему дополнительного необходимого количества агрегатов и смесителей.
ЦА-320; 2-СМН-20; 3- бачок для затворения; 4 – цементировочная головка; 5- линия подачи продавочной жидкости к агрегатам.
Рисунок 1. Схема расстановки и обвязки цементировочного оборудования при пяти ЦА и двух СМН.
При обоих вариантах схем обвязки цементировочного оборудования тампонажный раствор закачивают одновременно с его приготовлением. При этом раствор от каждой точки затворения подают вначале в блок0манифольд БМ-700, а при отсутствии последнего- непосредственно в цементировочную головку. Использование БМ-700 позволяет облегчить и ускорить обвязку приемных и нагнетательных трубопроводов цементировочных агрегатов, более правильно и успешно осуществлять централизованное управление процессом цементирования благодаря включению в схему станции контроля цементирования [1].
1.1 Оборудование для цементирования скважин.
К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементно-смесительные машины, цементировочная головка, заливочные пробки и другое мелкое оборудование (краны высокого давления, устройства для распределения раствора, гибкие металлические шланги и т. п.). Цементировочные агрегаты. При помощи цементировочного агрегата производят затворение цемента (если не используется цементно-смесительная машина), закачивают цементный раствор в скважину, продавливают цементный раствор в затрубное пространство. Кроме того, цементировочные агрегаты используются и для других работ (установка цементных мостов, нефтяных ванн, испытание колонн на герметичность и др.). С учетом характера работ цементировочные агрегаты изготовляют передвижными с монтажом всего необходимого оборудования на грузовой автомашине. На открытой платформе автомашины смонтированы: поршневой насос высокого давления для прокачки цементного раствора; замерные баки, при помощи которых определяют количество жидкости, закачиваемой в колонну для продавки цементного раствора; двигатель для привода насоса.
Для цементирования обсадных колонн в основном применяют цементировочные агрегаты следующих типов: ЦА-320М, ЗЦА-.400, ЗЦА-400А и др. (ЦА - цементировочный агрегат, цифры 320 и 400 соответственно 32 и 40 МПа - максимальное давление, развиваемое насосами этих цементировочных агрегатов).
Цементировочные агрегаты предназначены:
- для приготовления, закачки и продавки тампонажных (или других) растворов в скважины;
- для проведения различного рода промывок скважин через спущенные колонны труб;
- для обработки призабойной зоны скважин, закачки растворов изотопов, проведения гидропескоструйной перфорации и других технологических операций в скважинах;
- для перекачки различных жидкостей или растворов из емкостей колодцев и водоемов;
- для гидравлической опрессовки обсадных труб и колонн, а также различного оборудования.
Наиболее широкое распространение в промысловой практике нефтегазовых районов страны получили цементировочные агрегаты ЦА-320М и ЗЦА-400А.
При цементировании проектной скважины будут использоваться цементировочные агрегаты ЦА-320М.
Технологическая характеристика цементировочного агрегата ЦА-320М:
Монтажная база……………………………..шасси автомобиля КрАЗ-257
Цементировочный насос:
тип………………………………………………………………………….9Т
гидравлическая мощность, л.с………………………………………….125
ход поршня, мм…………………………………………………….…….250
максимальное давление, кгс/см2………………………………………..320
максимальная подача, л/с………………………………………………...23
привод от двигателя автомобиля КрАЗ-257
водоподающий насос:
тип………………………………………………………………………....1В
диаметр плунжера, мм…………………………………………………..125
ход плунжера, мм………………………………………………………..170
подача, л/с…………………………………………………………………13
давление, кгс/см2………………………………………………………….15
привод………………………………………………от двигателя ГАЗ-51А
емкость мерного бака, м……………………………………..…………..6,4
емкость цементного бачка, м…………………………………………..0,25
диаметр приемных трубопроводов, мм…………………………..…….100
диаметр нагнетательных трубопроводов, мм…………………………..50
общая длина разборного трубопровода, м………………………………22
Общая масса агрегата, т………………………………………………...17,5
Цементосмесительные машины
Цементосмесительные машины и агрегаты предназначены для транспортировки сухих тампонажных материалов (глинопорошков) и механизированного приготовления тампонажных (глинистых) растворов.
В промысловой практике применяются цементосмесительные машины 2СМН-20, СМП-20, СМ-10, СМ-4М и агрегаты 1АС-20, 2АС-20, ЗАС-30.
В данном случае будут применяться цементосмесительные машины 2СМН-20.
Техническая характеристика машины 2СМН-20:
Монтажная база……………………………..шасси автомобиля КрАЗ-257
Транспортная грузоподъемность, т………………………………….8 – 10
Объем бункера, м……………………………………………….……….14,5
Вместимость бункера (по цементу), т……………………..…………….20
Способ получения раствора…………..………механико-гидравлический
Производительность в м/мин при приготовлении:
Цементного раствора………………………………………………0,6 – 1,2
Цементно-бентонитового раствора……………………………….0,5 – 1,0
Глинистого раствора……………………………………………….1,0 – 2,0
Давление жидкости затворения, кгс/см2…………………………….8 – 20
Общая масса не загруженной машины, т……………………………...13,8
Способ погрузки в бункер………………………...шнековым погручиком
Плотность тампонажного раствора регулируются изменением количества подаваемой в смеситель воды при помощи устройства с набором насадок и крана на обводной линии, а также количества подаваемого сухого цемента посредством изменения скорости вращения вала двигателя и двух параллельных загрузочных шнеков, расположенных в днище бункера 2СМН-20 [2].
Для централизованной обвязки цементировочных агрегатов с устьем скважины применяют блок манифольдов. Он состоит из коллектора высокого давления для соединения ЦА с устьем скважины и коллектора низкого давления для распределения воды и продавочной жидкости, подаваемой к ЦА. Блок манифольдов, как правило, оборудован грузоподъемным устройством.
Цементировочные головки предназначены для промывки скважины и проведения цементирования. Спущенная обсадная колонна оборудуется специальной цементировочной головкой, к которой присоединяются нагнетательные трубопроводы (манифольды) от цементировочных агрегатов.
В настоящее время применяются цементировочные головки ЦГЗ, ГЦК, ГЦ5-150, СНПУ, 2ГУЦ-400 и др.