1
Akademia Górniczo – Hutnicza
Im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu
Projektowanie otworu wiertniczego
Projekt
Wykonali:
Kamil Głód
Kamil Kałużny
Robert Pawlik
GiG III
2
I.
Profil litologiczny otworu wiertniczego
Lp.
Głębokość
zalegania warstwy
[m]
Litologia i właściwości skał
Gradient ciśnienia
złożowego
[MPa/m]
1
0
120
Utwory piaszczyste (por. 35 %)
0,0085
2
120
300
Zlepieńce (por. 30 %)
0,0086
3
300
1100
Piaskowiec gruboziarnisty
(por. 40%)
0,0160
4
1100
2000
Łupki
0,0096
5
2000
2250
Średnio i gruboziarnisty piaskowiec
(por. 30%)
0,0098
6
2250
2350
Szare iły
0,0099
7
2350
2450
Margle (por. 5 %)
0,0099
8
2450
2800
Wapienie (por. 6 %)
0,0100
9
2800
2900
Iły
0,0100
10
2900
3100
Zlepieńce (por. 25 %)
0,0110
11
3100
3450
Piaskowce drobnoziarniste
(por. 25 %)
0,0120
3
II.
Wyznaczenie ciśnień oraz gradientów ciśnień:
Ciśnienie złożowe:
Ciśnienie złożowe jest to ciśnienie, pod jakim znajduje się płyn złożowy w
poziomie stanowiącym skałę zbiornikową.
Ciśnienie złożowe
z
P obliczamy wzorem:
]
[Pa
G
H
P
z
z
H – głębokość spągu warstwy, dla której oblicza się wartość ciśnienia złożowego [m],
z
G
-gradient ciśnienia w analizowanej warstwie [MPa/m].
Wartości ciśnień złożowych w spągu poszczególnych warstw wynoszą :
P
z1
= 120 · 0,0085 · 10
6
= 1,02 [MPa]
P
z2
= 300 · 0,0086 · 10
6
= 2,58 [MPa]
P
z3
= 1100 · 0,0160 · 10
6
= 17,6 [MPa]
P
z4
= 2000 · 0,0096 · 10
6
= 19,2 [MPa]
P
z5
= 2250 · 0,0098 · 10
6
= 22,05 [MPa]
P
z6
= 2350 · 0,0099 · 10
6
= 23,27 [MPa]
P
z7
= 2450 · 0,0099 · 10
6
= 24,26 [MPa]
P
z8
= 2800 · 0,0100 · 10
6
= 28 [MPa]
P
z9
= 2900 · 0,0100 · 10
6
= 29 [MPa]
P
z10
= 3100 · 0,0110 · 10
6
= 34,1 [MPa]
P
z11
= 3450 · 0,0120 · 10
6
= 41, 4 [MPa]
Ciśnienie geostatyczne:
Ciśnienie geostatyczne jest to ciśnienie wywierane przez skały stanowiące
nadkład wraz z płynami znajdującymi się w tych skałach. Ciśnienie geostatyczne
wywierane przez skały stanowiące nadkład jest sumą iloczynów ciężaru właściwego
przewierconych skał i ich miąższości, co można zapisać wzorem.
]
[Pa
h
g
P
i
i
g
g- przyspieszenie ziemskie
]
/
[
2
s
m
,
i
h - miąższość poszczególnych warstw (typów skał) [m] ,
4
i
- gęstość skały danej warstwy
]
/
[
3
m
kg
.
Gradient geostatyczny
g
G
obliczamy wzorem:
n
i
i
gi
gi
h
P
G
1
gi
P
- ciśnienie geostatyczne [MPa] ,
i
h - miąższość warstw [m] .
Ciśnienia i gradienty geostatyczne dla przyjętego profilu geologicznego:
1. Utwory piaszczyste (por. 35 %):
Odczytana z wykresu dla porowatości 35% gęstość utworów piaszczystych wynosi
2150
]
/
[
3
m
kg
.
P
g1
= g * ρ
1
* m
1
= 9,80665 [m/s
2
] * 2150 [kg/m
3
] * 120 [m] = 2,53 [MPa]
ΣP
g1
= 2,53 [MPa]
G
g1
= ΣP
g1
/h
1
= 2,53 [MPa] / 120 [m] = 0,021 [MPa/m]
2. Zlepieńce (por. 30 %):
Odczytana z wykresu dla porowatości 30% gęstość utworów zlepieńców wynosi
2225
]
/
[
3
m
kg
.
P
g2
= g * ρ
1
* m
2
= 9,80665 [m/s
2
] * 2225 [kg/m
3
] * 150 [m] = 3,95 [MPa]
ΣP
g2
= ΣP
g1
+ P
g2
= 3,95 [MPa] + 2,53 [MPa] = 6,48 [MPa]
G
g2
= ΣP
g2
/h
2
= 6,48 [MPa] / 300 [m] = 0,0216 [MPa/m]
3. Piaskowiec gruboziarnisty (por. 40 %):
Odczytana z wykresu dla porowatości 40% gęstość utworów piaskowców
gruboziarnistych wynosi 2225
]
/
[
3
m
kg
.
P
g3
= g * ρ
1
* m
3
= 9,80665 [m/s
2
] * 2050 [kg/m
3
] * 800 [m] = 16,08 [MPa]
ΣP
g3
= ΣP
g2
+ P
g3
= 6,48 [MPa] + 16,08 [MPa] = 22,56 [MPa]
G
g3
= ΣP
g3
/h
3
= 22,56 [MPa] / 1100 [m] = 0,0205 [MPa/m]
5
4. Łupki:
Odczytana z wykresu gęstość utworów łupków wynosi 2512
]
/
[
3
m
kg
.
P
g4
= g * ρ
4
* m
4
= 9,80665 [m/s
2
] * 2512 [kg/m
3
] * 900 [m] = 22,17 [MPa]
ΣP
g4
= ΣP
g3
+ P
g4
= 22,17 [MPa] + 22,56 [MPa] = 44,73 [MPa]
G
g4
= ΣP
g4
/h
4
= 44,73 [MPa] / 2000 [m] = 0,0224 [MPa/m]
5. Średnio i gruboziarnisty piaskowiec (por. 30 %):
Odczytana z wykresu gęstość utworów łupków wynosi 2225
]
/
[
3
m
kg
.
P
g5
= g * ρ
5
* m
5
= 9,80665 [m/s
2
] * 2225 [kg/m
3
] * 250 [m] = 5,45 [MPa]
ΣP
g5
= ΣP
g4
+ P
g5
= 5,45 [MPa] + 44,73 [MPa] = 50,18 [MPa]
G
g5
= ΣP
g5
/h
5
= 50,18 [MPa] / 2250 [m] = 0,0223 [MPa/m]
6. Szare iły:
Odczytana z wykresu gęstość utworów szarych iłów wynosi 2582
]
/
[
3
m
kg
.
P
g6
= g * ρ
6
* m
6
= 9,80665 [m/s
2
] * 2582 [kg/m
3
] * 100 [m] = 2,53 [MPa]
ΣP
g6
= ΣP
g5
+ P
g6
= 2,53 [MPa] + 50,18 [MPa] = 52,71 [MPa]
G
g6
= ΣP
g6
/h
6
= 52,71 [MPa] / 2350 [m] = 0,0224 [MPa/m]
7. Margle (por. 5 %):
Odczytana z wykresu dla porowatości 5 % gęstość utworów margli wynosi 2650
]
/
[
3
m
kg
.
P
g7
= g * ρ
7
* m
7
= 9,80665 [m/s
2
] * 2650 [kg/m
3
] * 100 [m] = 2,59 [MPa]
ΣP
g7
= ΣP
g6
+ P
g7
= 2,59 [MPa] + 52,71 [MPa] = 55,3 [MPa]
G
g7
= ΣP
g7
/h
7
= 55,3 [MPa] / 2450 [m] = 0,0226 [MPa/m]
6
8. Wapienie (por. 6 %):
Odczytana z wykresu dla porowatości 6 % gęstość utworów wapieni wynosi 2620
]
/
[
3
m
kg
.
P
g8
= g * ρ
8
* m
8
= 9,80665 [m/s
2
] * 2620 [kg/m
3
] * 350 [m] = 8,99 [MPa]
ΣP
g8
= ΣP
g7
+ P
g8
= 55,3 [MPa] + 8,99 [MPa] = 64,29 [MPa]
G
g8
= ΣP
g8
/h
8
= 64,29 [MPa] / 2800 [m] = 0,0230 [MPa/m]
9. Iły:
Odczytana z wykresu gęstość utworów iłów wynosi 2625
]
/
[
3
m
kg
.
P
g9
= g * ρ
9
* m
9
= 9,80665 [m/s
2
] * 2625 [kg/m
3
] *100 [m] = 2,57 [MPa]
ΣP
g9
= ΣP
g8
+ P
g9
= 64,29 [MPa] + 2,57 [MPa] = 66,86 [MPa]
G
g9
= ΣP
g8
/h
8
= 66,86 [MPa] / 2900 [m] = 0,0231 [MPa/m]
10. Zlepieńce (por. 25 %):
Odczytana z wykresu dla porowatości 25% gęstość utworów zlepieńców wynosi
2310
]
/
[
3
m
kg
.
P
g10
= g * ρ
10
* m
10
= 9,80665 [m/s
2
] * 2310 [kg/m
3
] * 200 [m] = 4,53 [MPa]
ΣP
g10
= ΣP
g9
+ P
g10
= 66,86 [MPa] + 4,53 [MPa] = 71,39 [MPa]
G
g10
= ΣP
g10
/h
10
= 71,39 [MPa] / 3100 [m] = 0,0230 [MPa/m]
11. Piaskowce drobnoziarniste (por. 20 %)
Odczytana z wykresu dla porowatości 20% gęstość utworów piaskowców
drobnoziarnistych wynosi 2390
]
/
[
3
m
kg
.
P
g11
= g * ρ
11
* m
11
= 9,80665 [m/s
2
] * 2310 [kg/m
3
] * 350 [m] = 8,2 [MPa]
ΣP
g11
= ΣPg10 + P
g11
= 71,39 [MPa] + 8,2 [MPa] = 79,59 [MPa]
7
G
g11
= ΣP
g11
/h
11
= 79,59 [MPa] / 3450 [m] = 0,0231 [MPa/m]
Obliczenie ciśnienia i gradientu szczelinowania P
sz
i G
sz:
P
sz
= P
z
+ 1/2
(
P
g
– P
zl
) [MPa], przy dobrych warunkach filtracji,
P
sz
= P
z
+ 2/3
(
P
g
– P
zl
) [MPa], dla form sprężystych,
P
sz
=
P
g
[MPa], przy warstwach plastycznych,
G
sz
=
P
sz
/ h [MPa/m]
1. Utwory piaszczyste (por. 35 %):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz1
= P
z1
+ 2/3
(
P
g1
– P
z1
) = 1,02 [MPa] + 2/3 * ( 2,53 [MPa] - 1,02 [MPa])
P
sz1
= 2,03 [MPa]
G
sz1
= P
sz1
/ h
1
= 2,03 [MPa] / 120 [m] = 0,0169 [MPa/m]
2. Zlepieńce (por. 30 %):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz2
= P
z2
+ 2/3
(
P
g
– P
z2
) = 2,58 [MPa] + 2/3 * (6,48 [MPa] - 2,58 [MPa] )
P
sz2
= 5,18 [MPa]
G
sz2
= P
sz2
/ h
2
= 5,18 [MPa] / 300 [m] = 0,0173 [MPa/m]
3. Piaskowiec gruboziarnisty (por. 40 %):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz3
= P
z3
+ 2/3
(
P
g3
– P
z3
) = 17,6 [MPa] + 2/3 * (22,56 [MPa] - 17,6 [MPa])
P
sz3
= 20,9 [MPa]
G
sz3
= P
sz3
/ h
3
= 20,9 [MPa] / 1100 [m] = 0,019 [MPa/m]
8
4. Łupki :
Powyższe skały zaliczamy do form plastycznych
P
sz4
=
P
g4
[MPa]
P
sz4
= 44,73 [MPa]
G
sz4
= P
sz4
/ h
4
= 44,73 [MPa] / 2000 [m] = 0,0224 [MPa/m]
5. Średnio i gruboziarnisty piaskowiec (por. 30%):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz5
= P
z5
+ 2/3
(
P
g5
– P
z5
) = 22,05 [MPa] + 2/3 * (50,18 [MPa] - 22,05 [MPa])
P
sz5
= 40,8 [MPa]
G
sz5
= P
sz5
/ h
5
= 40,8 [MPa] / 2250 [m] = 0,0181 [MPa/m]
6. Szare iły:
Powyższe skały zaliczamy do form plastycznych
P
sz6
=
P
g6
[MPa]
P
sz6
= 52,71 [MPa]
G
sz6
= P
sz6
/ h
6
= 52,71 [MPa] / 2350 [m] = 0,0224 [MPa/m]
7. Margle (por. 5%):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz7
= P
z7
+ 2/3
(
P
g7
– P
z7
) = 24,26 [MPa] + 2/3 * (55,3 [MPa] - 24,26 [MPa])
P
sz7
= 44,95 [MPa]
G
sz7
= P
sz7
/ h
7
= 44,95 [MPa] / 2450 [m] = 0,0183 [MPa/m]
9
8. Wapienie (por. 6%):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz8
= P
z8
+ 2/3
(
P
g8
– P
z8
) = 28 [MPa] + 2/3 * (64,29 [MPa] - 28 [MPa])
P
sz8
= 52,2 [MPa]
G
sz8
= P
sz8
/ h
8
= 52,2 [MPa] / 2800 [m] = 0,0186 [MPa/m]
9. Iły:
Powyższe skały zaliczamy do form plastycznych
P
sz9
=
P
g9
[MPa]
P
sz9
= 66,86 [MPa]
G
sz9
= P
sz9
/ h
9
= 66,86 [MPa] / 2900 [m] = 0,0231 [MPa/m]
10. Zlepieńce (por. 25%):
Powyższe skały zaliczamy do form o dobrych warunkach filtracji
P
sz10
= P
z10
+ 1/2
(
P
g10
– P
zl10
) = 34,1 [MPa] + 1/2 * (71,39 [MPa] - 34,1 [MPa] )
P
sz10
= 52,75 [MPa]
G
sz10
= P
sz10
/ h
10
= 52,75 [MPa] / 3100 [m] = 0,017 [MPa/m]
11. Piaskowce drobnoziarniste (por. 20%):
Powyższe skały zaliczamy do form sprężystych
P
sz11
= P
z11
+ 2/3
(
P
g11
– P
z11
) = 41, 4 [MPa] + 2/3 * (79,59 [MPa] - 41, 4 [MPa])
P
sz11
= 66,86 [MPa]
G
sz11
= P
sz11
/ h
11
= 66,86 [MPa] / 3450 [m] = 0,0194 [MPa/m]
10
Ciśnienie hydrostatyczne i jego gradient
P
h
= P
zł
+ΔP [MPa]
G
H
= P
H
/H
[MPa/m]
Lp.
P
h
[MPa]
G
H
[MPa/m]
1
P
h1
= 1,02 + 0,7 = 1,72
G
1
= 1,72 / 120 = 0,0143
2
P
h2
= 2,58 + 0,7 = 3,28
G
2
= 3,28 / 300 = 0,0109
3
P
h3
= 17,6 + 0,7 = 18,3
G
3
=18,3 / 1100 = 0,0166
4
P
h4
= 19,2 + 2 = 21,2
G
4
= 21,2 / 2000 = 0,0106
5
P
h5
= 22,05 + 0,7 = 22,75
G
5
= 22,75 / 2250 = 0,0101
6
P
h6
= 23,27 + 2 = 25,27
G
6
= 25,27 / 2350 = 0,0108
7
P
h7
= 24,26 + 1,2 = 25,27
G
7
= 25,27 / 2450 = 0,0104
8
P
h8
= 28 + 3 = 31
G
8
= 31 / 2800 = 0,0111
9
P
h9
= 29 + 2 = 31
G
9
= 31 / 2900 = 0,0107
10
P
h10
= 34,1 + 0,7 = 34,8
G
10
= 34,8 / 3100 = 0,0112
11
P
h11
= 41,4 + 0,7 = 42,1
G
11
= 42,1 / 3450 = 0,0122
11
Zestawienie gradientów
Lp.
Rodzaj warstwy
G
z
[MPa/m]
G
g
[MPa/m]
G
sz
[MPa/m]
G
h
[MPa/m]
1
Utwory piaszczyste (por. 35
%)
0,0085
0,021
0,0169
0,0143
2
Zlepieńce (por. 30 %)
0,0086
0,0216
0,0173
0,0109
3
Piaskowiec gruboziarnisty
(por. 40%)
0,0160
0,0205
0,019
0,0166
4
Łupki
0,0096
0,0224
0,0224
0,0106
5
Średnio i gruboziarnisty
piaskowiec (por. 30%)
0,0098
0,0223
0,0181
0,0101
6
Szare iły
0,0099
0,0224
0,0224
0,0108
7
Margle (por. 5 %)
0,0099
0,0226
0,0183
0,0104
8
Wapienie (por. 6 %)
0,0100
0,0230
0,0186
0,0111
9
Iły
0,0100
0,0231
0,0231
0,0107
10
Zlepieńce (por. 25 %)
0,0110
0,0230
0,017
0,0112
11
Piaskowce drobnoziarniste
(por. 25 %)
0,0120
0,0231
0,0194
0,0122
Gdzie:
G
z
– gradient ciśnienia złożowego
G
g
– gradient ciśnienia geostatycznego
G
sz
– gradient ciśnienia szczelinowania
G
h
– gradient ciśnienia hydrostatycznego
12
13
III. Obliczenia wytrzymałościowe dla poszczególnych sekcji rur:
Kolumnę wstępną zapuszczamy do głębokości 40 [m] w celu ustabilizowania warstw
sypkich. Kolumnę prowadnikową zapuszczamy między innymi z uwagi na wzrost ciśnienia
złożowego do głębokości 1100 [m]. Kolumna ta ma za zadanie ochronę możliwych
poziomów wodonośnych w warstwie porowatych zlepieńców, piaskowców gruboziarnistych
oraz stworzenia warunków do zainstalowania głowicy przeciwerupcyjnej. Skały
przepuszczające mają połączenia z powierzchnią strefy ucieczek płuczki oraz osłonięcie
warstw słabo zwięzłych. Jej ważnym zadaniem jest także nadanie pionowego kierunku całej
długości otworu. Na podstawie danych geologicznych, stwierdzamy że korzystnym będzie
odcięcie warstwy plastycznej szare iły, iły i zapuszczenie kolumny technicznej do głębokości
2900 [m]. Kolumnę eksploatacyjną zapuszczamy do głębokości 3450 [m].
IV. Obliczenie średnic nominalnych poszczególnych sekcji rur okładzinowych:
Opracowanie schematów zarurowania otworu wiertniczego zaczynamy od dna otworu,
czyli ustalamy najpierw średnicę eksploatacyjną kolumny rur okładzinowych. Kolumna
eksploatacyjna ma średnice zewnętrzną D
zr1
= 4 1/2”.
Stosujemy rury okładzinowe z gwintem trójkątnym zaokrąglonym (złączkowe) oraz
świdry produkcji krajowej.
Po ustaleniu średnicy znamionowej kolumny rur okładzinowych, dobiera się średnicę
świdra D
0
, którym ma być wiercony otwór dla zapuszczania tej kolumny rur:
14
D
0
= D
m
+ k [m]
gdzie:
D
0
– średnica otworu wiertniczego (świdra) [m],
D
m
– zewnętrzna średnica złączki (kielicha – mufy) rur okładzinowych [m],
k – prześwit pomiędzy ścianą otworu, a max średnicą rury okładzinowej [m];
k
[0,016
0,095] – dla otworów normalnośrednicowych.
Po obliczeniu średnicy świdra D
0
, obliczamy średnicę wewnętrzną kolumny rur zalegających
wyżej.
D
w ( n )
= K + D
o ( n-1)
gdzie:
D
w ( n )
– średnica wewnętrzna rur zalegających wyżej [m],
D
0 (n –1 )
– średnica świdra wiercącego pod następną kolumnę rur okładzin.,
K – prześwit pomiędzy świdrem, a wewnętrzną średnicą rur okładzinowych
poprzednio zapuszczonych [m];
K
0,002 [m] – dla otworów normalnośrednicowych.
1.
Obliczenie dla kolumny eksploatacyjnej:
Zewnętrzna średnica złączki rur z gwintami długimi i złączkami o średnicy
zewnętrznej D
zr1
= 4 1/2 ” = 0,1143 [m], D
mr1
= 0,127 [m]
Najbliższa znormalizowana średnica świdra wynosi: D
o1
= 0,143 [m].
Przyjmując tą średnicę świdra, wielkość prześwitu wynosi:
k
1
= D
o1
– D
m1
= 0,143 [m] – 0,127[m] = 0,016 [m]
k
1
[0,016
0,095] – prześwit pomiędzy ścianą otworu a największą średnicą
rury jest prawidłowy.
Średnica świdra wiercącego pod kolumnę rur okładzinowych – eksploatacyjnych
wynosi D
o1
= 0,143 [m]
15
2.
Obliczenie dla kolumny technicznej:
Po obliczeniu średnicy świdra D
01
, obliczamy średnicę wewnętrzną kolumny rur
zalegających wyżej.
D
z2
= 6 5/8’’ = 0, 1683 [m], D
m2
= 0,1877 [m],
Najbliższa znormalizowana średnica świdra wynosi: D
o2
= 0,216 [m]
Przyjmując tą średnicę świdra, wielkość prześwitu wynosi:
D
o2
= D
m2
– k
2
k
2
= D
o2
– D
m2
k
2
= 0,216 [m] – 0,1877 [m] = 0,0283 [m]
k
2
[0,016
0,095] – prześwit pomiędzy ścianą otworu a największą średnicą
rury jest prawidłowy.
Średnica świdra wiercącego pod kolumnę rur okładzinowych – eksploatacyjnych
wynosi D
o2
= 0,216 [m]
3.
Obliczenie dla kolumny prowadnikowej:
Po obliczeniu średnicy świdra D
02
, obliczamy średnicę wewnętrzną kolumny rur
zalegających wyżej.
D
z3
= 9 5/8’’ = 0, 2447 [m], D
m3
= 0, 2699 [m]
Najbliższa znormalizowana średnica świdra wynosi: D
03
= 0,311 [m]
Przyjmując tą średnicę świdra, wielkość prześwitu wynosi:
k
3
= D
o3
– D
m4
k
3
= 0,311 [m] – 0,2699[m] = 0,0411 [m]
k
3
[0,016
0,095] – prześwit pomiędzy ścianą otworu a największą średnicą
rury jest prawidłowy.
Średnica świdra wiercącego pod kolumnę rur okładzinowych – eksploatacyjnych
wynosi D
o3
= 0,311 [m]
16
4.
Obliczenie dla kolumny wstępnej:
Po obliczeniu średnicy świdra D
04
, obliczamy średnicę wewnętrzną kolumny rur
zalegających wyżej.
D
z4
= 13 3/8’’ = 0, 3397 [m], D
m4
= 0, 365 [m]
Najbliższa znormalizowana średnica świdra wynosi: D
04
= 0, 445 [m]
Przyjmując tą średnicę świdra, wielkość prześwitu wynosi:
k
4
= D
o4
– D
m4
k
4
= 0, 445 [m] – 0,365 [m] = 0,08 [m]
k
4
[0,016
0,095] – prześwit pomiędzy ścianą otworu a największą średnicą
rury jest prawidłowy.
Średnica
świdra
wiercącego
pod
kolumnę
wstępną
wynosi
D
o4
= 0,445 [m]
We wszystkich przypadkach wielkość prześwitu mieściła się w przyjętych granicach.
Lp. Nazwa kolumny
D
z
[
]
D
o
[m]
D
m
[m]
K
[m]
Głębokość
Zapuszczenia
[m]
1
Wstępna
13 3/8
0,445
0,365
0,08
40
2
Prowadnikowa
9 5/8
0,311
0,2699
0,0411
1100
3
Techniczna
6 5/8
0,216
0,1877
0,0283
2900
4
Eksploatacyjna
4 1/2
0,143
0,127
0,016
3450
17
V. Schemat zarurowania otworu wiertniczego:
1)
rura kolumny wstępnej:
D
zr4
= 13 3/8” (339,7mm), do głęb. 40 m
2)
rura kolumny prowadnikowej:
D
zr3
= 9 5/8” (244,7 mm), do 1100 m
3)
rura kolumny technicznej :
D
zr2
= 6 5/8” (168,3 mm), do 2900 m
4)
rura kolumny eksploatacyjnej:
D
zr1
= 4 1/2” (114 mm), do 3450 m
18
VI. Obliczenia wytrzymałościowe dla poszczególnych rur sekcji:
I.
Kolumna eksploatacyjna:
Średnica zewnętrzna – D
zr4
= 4 1/2” = 114,3 [mm]
Typ połączenia – trójkątny zaokrąglony długi,
Długość kolumny eksploatacyjnej – l
e
= 3450 [m]
Kolumna eksploatacyjna sprawdzana jest pod względem:
a) Wytrzymałości na ciśnienie zgniatające, zakładając:
jednoosiowy stan naprężeń,
jest opróżniona całkowicie,
współczynnik bezpieczeństwa pod względem zgniatania rur n = 1,1
Dopuszczalna głębokość H
dn,i
zapuszczania poszczególnych sekcji rur
pl
zg
dn
n
P
H
i
1
gdzie:
n – 1,1
P
zgi
– dopuszczalne ciśnienie zgniatające rurę,
pł
– gradient hydrostatyczny płuczki wiertniczej.
3
6
11
10
2
,
12
10
h
p
G
[N/m
3
]
H
0
= 3450 [m] – głębokość zapuszczania kolumny rur
Lp
Gatunek stali
Grubość ścianki
[mm]
Dopuszczalne ciśnienie
zgniatające
[MPa]
1
C-95
7,37
66,5
2
N-80
6,35
43,8
3
C-75
6,35
42,3
4
K-55
5,69
27,6
5
K-55
5,21
22,8
19
99
,
6154
10
2
,
12
1
,
1
10
6
3
6
1
d
H
[m] > H
0
= 3450 [m]
79
,
3263
10
2
,
12
1
,
1
10
8
,
43
3
6
2
d
H
[m]
< H
0
= 3450 [m]
01
,
3152
10
2
,
12
1
,
1
10
3
,
42
3
6
3
d
H
[m]
< H
0
= 3450 [m]
63
,
2056
10
2
,
12
1
,
1
10
6
,
27
3
6
4
d
H
[m]
< H
0
= 3450 [m]
96
,
1698
10
2
,
12
1
,
1
10
8
,
22
3
6
5
d
H
[m]
< H
0
= 3450 [m]
]
[
21
,
186
79
,
3263
3450
2
0
1
m
H
H
h
d
]
[
78
,
111
01
,
3152
79
,
3263
3
2
2
m
H
H
h
d
d
]
[
38
,
1095
63
,
2056
01
,
3152
4
3
3
m
H
H
h
d
d
]
[
67
,
357
96
,
1698
63
,
2056
5
4
4
m
H
H
h
d
d
]
[
96
,
1697
04
,
1752
3450
]
[
4
3
2
1
0
5
m
h
h
h
h
H
h
Nr
sekcji
Gatunek
stali
Grubość
ścianki
[mm]
Wytrzymałość na
ciśnienie zgniatające
[MPa]
Długość sekcji
[m]
I
C-95
7,37
66,5
186,21
II
N-80
6,35
43,8
111,78
III
C-75
6,35
42,3
1095,38
IV
K-55
5,69
27,6
357,67
V
K-55
5,21
22,8
1697,96
20
Schemat wytrzymałościowy rur okładzinowych ze względu na ciśnienie zgniatające
b) Siła rozluźniająca połączenie gwintowe, zakładając:
Płuczka zanikła - kolumna jest zawieszona w powietrzu.
współcz. bezp. pod wzgl. rozluźnienia połączeń rur k = 1,6,
współczynnik u = 1,1
j
i
j
j
ri
i
kq
Q
k
P
l
1
1
21
gdzie:
l
i
– dopuszczalna długość drugiej sekcji rur okładzinowych (licząc od dołu, z uwagi na siłę
rozluźniającą połączenia gwintowe) [m],
P
ri
– siła rozluźniająca połączenia gwintowe i-tej sekcji,
k – współczynnik bezpieczeństwa na rozluźnianie połączenia gwintowego,
k = 1,6 – dla rur zgodnie z normami API z użyciem momentomierza,
q
i
– ciężar jednostki długości w powietrzu i-tej sekcji rur okładzinowych,
L
1
przyjmujemy jak h
1
.
]
[
99
,
3642
66
,
169
6
,
1
10
93
,
1
6
,
1
10
992
3
3
2
m
l
78
,
111
2
2
h
l
[m]
]
[
73
,
3350
66
,
169
6
,
1
10
)
96
,
18
93
,
1
(
6
,
1
10
943
3
3
3
m
l
78
,
1095
3
3
h
l
[m]
]
[
2
,
4295
98
,
152
6
,
1
10
)
78
,
5
96
,
18
93
,
1
(
6
,
1
10
1094
3
3
4
m
l
67
,
357
4
4
h
l
[m]
]
[
9
,
3647
25
,
139
6
,
1
10
)
11
,
24
78
,
5
96
,
18
93
,
1
(
6
,
1
10
894
3
3
5
m
l
96
,
1697
5
5
h
l
[m]
22
c) Dopuszczalne ciśnienie wewnętrzne:
Po uwzględnieniu wpływu ciśnienia zgniatającego oraz siły rozluźniającej, połączenia
gwintowe należy dokonać sprawdzenia poszczególnych sekcji rur okładzinowych na wytrzymałość
na ciśnienie wewnętrzne (na rozrywanie).
Przez obliczanie współczynnika s zwanego współczynnikiem bezpieczeństwa na ciśnienie
wewnętrzne:
gdzie:
P
w
– najmniejsze ciśnienie powodujące rozerwanie warstw,
P
o
– ciśnienie wewnętrzne na określonej głębokości otworu wiertniczego.
P
z
– ciśnienie złożowe
P
zew
– ciśnienie zewnętrzne panujące poza kolumną rur okładzinowych zwykle równe jest
ciśnieniu hydraulicznemu słupa wody,
H
ks
– głębokość zapuszczania sekcji kolumn rur, koniec sekcji licząc od dołu,
w
– ciężar właściwy wody,
s – powinna być większa od:
1,0 – dla kolumny prowadnikowej i technicznej,
1,1 – dla kolumny eksploatacyjnej.
Wytrzymałość na ciśnienie wewnętrzne rur okładzinowych z gwintem zaokrąglonym:
8
,
73
1
W
P
[MPa]
6
,
53
2
W
P
[MPa]
3
,
50
3
W
P
[MPa]
33
4
W
P
[MPa]
4
,
41
Z
P
[MPa]
o
w
P
P
s
23
I Sekcja
w
zew
h
H
P
)
(
1
0
1
]
[
02
,
32
10
81
,
9
)
21
,
186
3450
(
3
1
MPa
P
zew
]
[
38
,
9
02
,
32
4
,
41
1
1
MPa
P
P
P
zew
Z
O
1
,
1
87
,
7
38
,
9
8
,
73
1
1
1
o
W
P
P
s
II Sekcja
w
zew
h
h
H
P
)
(
2
1
0
2
]
[
92
,
30
10
81
,
9
)
78
,
111
214
,
186
3450
(
3
2
MPa
P
zew
]
[
48
,
10
92
,
30
4
,
41
2
2
MPa
P
P
P
zew
Z
O
1
,
1
11
,
5
48
,
10
6
,
53
2
2
2
o
W
P
P
s
III Sekcja
w
zew
h
h
h
H
P
)
(
3
2
1
0
3
]
[
17
,
20
10
81
,
9
)
78
,
1095
78
,
111
21
,
186
3450
(
3
3
MPa
P
zew
]
[
23
,
20
17
,
20
4
,
41
3
3
MPa
P
P
P
zew
Z
O
1
,
1
49
,
2
23
,
20
3
,
50
3
3
3
o
W
P
P
s
IV Sekcja
w
zew
h
h
h
h
H
P
)
(
4
3
2
1
0
4
]
[
66
,
16
10
81
,
9
)
67
,
357
78
,
1095
78
,
111
21
,
186
3450
(
3
4
MPa
P
zew
]
[
74
,
24
66
,
16
4
,
41
4
4
MPa
P
P
P
zew
Z
O
1
,
1
33
,
1
74
,
24
33
4
4
4
o
W
P
P
s
24
V Sekcja
w
zew
h
h
h
h
h
H
P
)
(
5
4
3
2
1
0
5
]
[
006
,
0
10
81
,
9
)
96
,
1697
67
,
357
78
,
1095
78
,
111
21
,
186
3450
(
3
5
MPa
P
zew
]
[
39
,
41
006
,
0
4
,
41
5
5
MPa
P
P
P
zew
Z
O
1
,
1
73
,
0
39
,
41
2
,
30
5
5
5
o
W
P
P
s
PODSUMOWANIE KOLUMNY EKSPLOATACYJNEJ
Po uwzględnieniu ciśnienia zgniatającego (P
zg
), siły rozluźniającej połączenie gwintowe
(P
r
), dopuszczalnego ciśnienia wewnętrznego (P
w
) – kolumnę eksploatacyjna 4 1/2
wykonamy
według poniższego schematu:
25
II
Kolumna techniczna
Założenia projektowe
Średnica zewnętrzna – 6 5/8” = 168,3 [mm]
Typ połączenia – trójkątny zaokrąglony długi,
Długość kolumny technicznej – l
t
= 2900 [m],
Kolumna techniczna sprawdzana jest pod względem:
a) Wytrzymałości na ciśnienie zgniatające, zakładając:
jednoosiowy stan naprężeń,
jest opróżniona całkowicie,
współczynnik bezpieczeństwa pod względem zgniatania rur n = 1,1
Dopuszczalna głębokość H
dn,i
zapuszczania poszczególnych sekcji rur
pl
zg
dn
n
P
H
i
1
gdzie:
n – 1,1
P
zgi
– dopuszczalne ciśnienie zgniatające rurę,
pł
– gradient hydrostatyczny płuczki wiertniczej.
3
6
10
10
2
,
11
10
h
p
G
[N/m
3
]
H
0
= 2900 [m] – głębokość zapuszczania kolumny rur
Lp.
Gatunek stali
Grubość ścianki
[mm]
Dopuszczalne ciśnienie
zgniatające
[MPa]
1
C-75
10,59
54
2
K-55
8,94
31,4
3
K-55
7,32
20,5
12
,
4383
10
2
,
11
1
,
1
10
54
3
6
1
d
H
[m] > H
0
= 2900 [m]
70
,
2548
10
2
,
11
1
,
1
10
4
,
31
3
6
2
d
H
[m] < H
0
= 2900 [m]
26
96
,
1663
10
2
,
11
1
,
1
10
5
,
20
3
6
3
d
H
[m] < H
0
= 2900 [m]
h
1
= H
0
– H
d2
= 2900 –2548,7 = 351,3 [m]
h
2
= H
d2
– H
d3
= 2548,7 – 1663,96 = 884,74 [m]
h
3
= H
0
– (h
1
+ h
2
) = 2900 – 1236,04 = 1663,96 [m]
Schemat wytrzymałościowy rur okładzinowych ze względu na ciśnienie zgniatające
Nr
sekcji
Gatunek
stali
Grubość
ścianki
[mm]
Wytrzymałość na
ciśnienie zgniatające
[MPa]
Długość sekcji
[m]
I
C-75
10,59
54
351,3
II
K-55
8,94
31,4
884,74
III
K-55
7,32
20,5
1663,96
27
b) Siła rozluźniająca połączenie gwintowe, zakładając:
Płuczka zanikła - kolumna jest zawieszona w powietrzu.
współczynnik bezp. pod wzgl. rozluźnienia połączeń rur k = 1,6,
współczynnik u = 1,1
j
i
j
j
ri
i
kq
Q
k
P
l
1
1
gdzie:
l
i
– dopuszczalna długość drugiej sekcji rur okładzinowych (licząc od dołu, z uwagi na siłę
rozluźniającą połączenia gwintowe) [m],
P
ri
– siła rozluźniająca połączenia gwintowe i-tej sekcji,
k – współczynnik bezpieczeństwa na rozluźnianie połączenia gwintowego,
k = 1,6 – dla rur zgodnie z normami API z użyciem momentomierza,
q
i
– ciężar jednostki długości w powietrzu i-tej sekcji rur okładzinowych,
L
1
przyjmujemy jak h
1
.
]
[
31
,
2864
1
,
350
6
,
1
10
58
,
31
6
,
1
10
1655
3
3
2
m
l
74
,
884
2
2
h
l
[m]
]
[
11
,
2481
24
,
292
6
,
1
10
)
59
,
49
58
,
31
(
6
,
1
10
1290
3
3
3
m
l
96
,
1663
3
3
h
l
[m]
28
Schemat wytrzymałościowy rur okładzinowych ze względu na ciśnienie zgniatające
i siłę rozluźniającą połączenie gwintowe
c) Dopuszczalne ciśnienie wewnętrzne:
57
1
W
P
[MPa]
2
,
35
2
W
P
[MPa]
8
,
29
3
W
P
[MPa]
29
Z
P
[MPa]
29
I Sekcja:
w
zew
h
H
P
)
(
1
0
1
]
[
25
10
81
,
9
)
3
,
351
2900
(
3
1
MPa
P
zew
]
[
4
25
29
1
1
MPa
P
P
P
zew
Z
O
0
,
1
25
,
14
4
57
1
1
1
o
W
P
P
s
II Sekcja:
w
zew
h
h
H
P
)
(
2
1
0
2
]
[
32
,
16
10
81
,
9
)
74
,
884
3
,
351
2900
(
3
2
MPa
P
zew
]
[
68
,
12
32
,
16
29
2
2
MPa
P
P
P
zew
Z
O
0
,
1
78
,
2
68
,
12
2
,
35
2
2
2
o
W
P
P
s
III Sekcja:
0
3
zew
P
[MPa]
29
3
O
P
[MPa]
0
,
1
03
,
1
29
8
,
29
3
3
3
o
W
P
P
s
30
PODSUMOWANIE KOLUMNY TECHNICZNEJ
Po uwzględnieniu ciśnienia zgniatającego (P
zg
), siły rozluźniającej połączenie gwintowe
(P
r
), dopuszczalnego ciśnienia wewnętrznego (P
w
) – kolumnę techniczną 6 5/8
wykonamy
według poniższego schematu:
31
III
Kolumna prowadnikowi:
Założenia projektowe:
Średnica zewnętrzna – D
zr3
= 9 5/8” = 244,5 mm
Typ połączenia – trójkątny zaokrąglony długi
Długość kolumny prowadnikowej – l
p
= 1100 m
Kolumna prowadnikowa sprawdzana jest pod względem:
a) Wytrzymałości na ciśnienie zgniatające, zakładając:
jednoosiowy stan naprężeń,
jest opróżniona całkowicie,
współczynnik bezpieczeństwa pod względem zgniatania rur n = 1,0
Dopuszczalna głębokość H
dn,i
zapuszczania poszczególnych sekcji rur
pl
zg
dn
n
P
H
i
1
gdzie:
n – 1,0
P
zgi
– dopuszczalne ciśnienie zgniatające rurę,
pł
– gradient hydrostatyczny płuczki wiertniczej.
3
6
2
10
6
,
16
10
h
pł
G
[N/m
3
]
H
0
= 1100 [m] – głębokość zapuszczania kolumny rur
32
Dla gatunku stali: C-75
Lp.
Gatunek stali
Grubość ścianki
[mm]
Dopuszczalne ciśnienie
zgniatające
[MPa]
1
C-75
13,84
44
2
C-75
11,99
31,9
3
C-75
11,05
25,9
4
C-75
10,03
20,5
]
[
1100
6
,
2650
10
6
,
16
0
,
1
10
44
0
3
6
1
1
m
H
m
n
P
H
pl
zg
d
]
[
1100
69
,
1921
10
6
,
16
0
,
1
10
9
,
31
0
3
6
2
2
m
H
m
n
P
H
pl
zg
d
]
[
1100
24
,
1560
10
6
,
16
0
,
1
10
9
,
25
0
3
6
3
3
m
H
m
n
P
H
pl
zg
d
]
[
1100
94
,
1234
10
6
,
16
0
,
1
10
5
,
20
0
3
6
4
4
m
H
m
n
P
H
pl
zg
d
Ponieważ długość sekcji H
d1
> H
d2
> H
d3
>H
d4
>H
0
możemy z tej stali P-110 zrobić
jednolitą rurę o grubości ścianki b = 10,03 [mm] i długości h
1
= 1100 [m]
Schemat wytrzymałościowy rur okładzinowych ze względu na ciśnienie zgniatające:
33
b) Siła rozluźniająca połączenie gwintowe, zakładając:
Płuczka zanikła - kolumna jest zawieszona w powietrzu.
współcz. bezp. pod wzgl. rozluźnienia połączeń rur k = 1,6,
współczynnik u = 1,1
Masa rury:
M
1
= 59,6 [kg/m]
Ciężar 1m rur okładzinowych:
77
,
584
1
1
g
M
q
[N/m]
Wytrzymałość na rozluźnienie:
P
r1
= 4395 [kN]
36
,
4697
1
1
1
q
k
P
l
r
[m] > h
1
= 1100 [m]
l
1
> h
1
zatem pozostajemy przy h
1
c) Dopuszczalne ciśnienie wewnętrzne:
P
w1
= 37,2 [MPa]
P
z
= P
z2
= 17,6 [MPa]
Ciśnienie zewnętrzne panujące poza kolumną rur okładzinowych:
0
10
81
,
9
)
1100
1100
(
)
(
3
1
0
1
w
zew
h
H
P
[MPa]
Różnica między ciśnieniem zewnętrznym a wewnętrznym w najwyższym punkcie sekcji:
6
,
17
0
6
,
17
1
1
zew
z
o
P
P
P
[MPa]
34
Współczynnik bezpieczeństwa na ciśnienie wewnętrzne:
11
,
2
6
,
17
2
,
37
1
1
o
w
P
P
s
> 1,0
Schemat wytrzymałościowy rur okładzinowych ze względu na ciśnienie zgniatające, siłę
rozluźniającą połączenie gwintowe i dopuszczalne ciśnienie wewnętrzne
PODSUMOWANIE KOLUMNY PROWADNIKOWEJ
Po uwzględnieniu ciśnienia zgniatającego (P
zg
), siły rozluźniającej połączenie gwintowe
(P
r
), dopuszczalnego ciśnienia wewnętrznego (P
w
) – kolumnę prowadnikową 9 5/8
wykonamy
ze stali C-75, z jednej sekcji o grubości ścianki b = 10,03 [mm] i długości h = 1100 [m].
35
IV
Kolumna wstępna
Kolumna wstępna jest zapuszczona do głębokości h
1
= 40 m.
Ponieważ długość kolumny wstępnej jest mniejsza niż 50 m, nie musimy jej sprawdzać,
czy wytrzyma ona ciśnienia występujące w otworze. Jest to kolumna wstępna, więc nie jest
konieczne użycie rur z dobrego gatunku stali. Ze względów ekonomicznych użyjemy rur
okładzinowych, zrobionych ze stali K – 55
o grubości ścianki 9,65 [mm].
Typ połączenia - trójkątny zaokrąglony długi.
Parametry dla kolumny wstępnej:
Średnica zewnętrzna – D
zr4
= 13 3/8” = 339,7 mm
Średnica wewnętrzna – D
wr4
= 320,4 mm
Rodzaj stali – K-55
Typ połączenia gwintowego – trójkątny zaokrąglony krótki
Długość kolumny – l
w
= 40 m
36
Zestawienie typów, długości i średnic rur okładzinowych
Nazwa kolumny
Średnica
zewn.
Gatunek stali
Grubość ścianki
[mm]
Długość
[m]
Eksploatacyjna
4 1/2 ”
C- 95
7,37
186,21
N - 80
6,35
111,78
C – 75
6,35
1095,38
K - 55
5,69
357,67
K - 55
5,21
1697,96
Techniczna
6 5/8 ”
C – 75
10,59
351,3
K - 55
8,94
884,74
K - 55
7,32
1663,96
Prowadnikowa
9 5/8 ”
C – 75
10,03
1100
Wstępna
13 3/8 ”
K - 55
9,65
40
37
VII Cementowanie kolumny rur okładzinowych:
Dane projektowe:
Średnica kolumny eksploatacyjnej
D
z
= 0,127 [m]
Głębokość zapuszczania kolumny eksploatacyjnej
L
r
= 3450 [m]
Głębokość zapuszczania kolumny technicznej
L
p
= 2900 [m]
Średnica świdra ( kolumna eksploatacyjna )
D
ś
= 0,216 [m]
Średnica kolumny technicznej
D
zp
= 0,2445 [m]
Gęstość płuczki
pł
= 1150 [kg/m
3
]
Wysokość wtłoczenia zaczynu poza kolumnę
L
zc
= 1000 [m]
Wysokość korka cementowego
l
k
= 20 [m]
Grubość osadu filtracyjnego
= 0,003 [m]
Współczynnik powiększenia średnicy otworu na skutek
rozmycia
k = 1,2
Gęstość cementu wiertniczego
c
= 3150 [kg/m
3
]
Objętościowa gęstość nasypowa cementu
zc
= 1210 [kg/m
3
]
Współczynnik wodno – cementowy
w = 0,45
Gęstość wody
w
= 1000 [kg/m
3
]
Kąt odchylenia otworu
= 3
= 0,053 rad
Ciśnienie na dnie otworu
P
zł
= 41,4 [MPa]
38
Nazwa
Grubość ścianki
rury
[m]
Wewnętrzna
średnica
kolumny rur
[m]
Długość sekcji
rur o jednakowej
grubości ścianki
[m]
Eksploatacyjna 4 ½ ’’
7,37
.
10
-3
99,6
.
10
-3
186,21
6,35
.
10
-3
101,6
.
10
-3
1207,16
5,69
.
10
-3
102,9
.
10
-3
357,67
5,21
.
10
-3
103,9
.
10
-3
1697,96
Techniczna 6 5/8 ’’
10,59
.
10
-3
147,1
.
10
-3
351,3
8,94
.
10
-3
150,4
.
10
-3
884,74
7,32
.
10
-3
153,6
.
10
-3
1663,96
Prowadnikowa 9 5/8 ’’
10,03
.
10
-3
224,4
.
10
-3
1100
Wstępna 13 3/8 ’’
9,65
.
10
-3
320,4
.
10
-3
40
Kolumna wstępna:
1. Obliczenie objętości zaczynu cementowego, który musimy wtłoczyć:
k = 1,2 – współczynnik uwzględniający zwiększenie średnicy
3
2
2
2
0
1
33
,
5
40
3397
,
0
445
,
0
2
,
1
4
4
m
H
D
D
k
V
o
z
3
2
2
8
,
0
10
3204
,
0
4
m
V
V
zc
= V
1
+ V
2
= 5,33 + 0,8 = 6,13 [m
3
]
2. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia 1 m
3
zaczynu:
3
1303
3150
45
,
0
1000
1000
3150
m
kg
w
m
c
w
w
c
c
39
3. Obliczenie gęstości masy zaczynu cementowego:
3
35
,
1889
3150
45
,
0
1000
45
,
0
1
1000
3150
1
m
kg
w
w
c
w
w
c
zc
4. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia obliczanej objętości zaczynu:
M
c
= r
1
m
c
V
zc
= 1,1
1889,35
6,13 = 12739,89 [kg]
r
1
– rozlewność
r
1
=1,1
5. Masa cieczy (wody) zarobowej potrzebna do sporządzenia obliczonej objętości zaczynu dla
założonego współczynnika wodno – cementowego w = 0,45 :
M
w
= w
M
c
= 0,45
12739,89 = 5732,95 [kg]
6. Objętość płuczki wiertniczej (przybitki) potrzebnej do wytłoczenia obliczonej objętości
zaczynu poza kolumnę rur:
3
2
2
19
,
4
03
,
1
40
3204
,
0
4
4
m
s
L
D
V
p
w
pp
s
p
– współczynnik uwzględniający ściśliwość płuczki
s
p
1,03
7.Wymagany strumień tłoczenia pomp agregatu cementującego zapewniający założoną
prędkość przepływu zaczynu cementowego cementowego przestrzeni pierścieniowej otworu
v
z
= 1,8 [m/s] :
Q = F
pp
V
zc
F
pp
– powierzchnia poprzeczna przekroju przestrzeni pierścieniowej
2
13
,
0
40
8
,
0
13
,
6
m
L
V
V
F
zc
k
zc
pp
Q = 0,13
1,8 = 0,234 [m
3
/s]
40
8. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania:
P
max
= P
rc
+ P
hr
+ P
hmr
gdzie:
P
rc
– ciśnienie potrzebne do pokonania ciśnień hydrostatycznych wynikających z różnicy
ciężaru zaczynu cementowego i płuczki wiertniczej poza uszczelnioną kolumną rur i
wewnątrz tej kolumny.
P
hr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu cieczy wiertniczej wewnątrz
kolumny rur okładzinowych
P
hmr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów cieczy wiertniczej w przestrzeni
pierścieniowej
Jako przybitkę stosujemy płuczkę wiertniczą o gęstości ρ
pp
= 1150 [kg/m
3
]
MPa
l
H
P
pp
zc
rc
22
,
0
80665
,
9
)
1150
35
,
1889
(
)
10
40
(
)
)(
(
Ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu:
5
1
2
5
2
826
,
0
)
(
826
,
0
w
zc
zc
ws
pp
p
hr
D
L
Q
D
L
H
Q
P
D
ws
= 0,3204 [m]
Przyjmujemy współczynnik strat na tarcie:
λ
p
= 0,02
λ
zc
= 0,035
MPa
P
hr
018
,
0
3204
,
0
10
234
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
3204
,
0
)
10
40
(
234
,
0
1150
02
,
0
826
,
0
5
2
5
2
MPa
P
D
kD
D
kD
H
Q
P
hmr
z
z
zc
zc
hmr
024
,
0
)
3397
,
0
445
,
0
2
,
1
(
)
3397
,
0
445
,
0
2
,
1
(
40
234
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
)
(
)
(
826
,
0
3
3
2
2
0
3
0
2
41
9. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania wynosi:
P
max
= 0,22 + 0,018 + 0,024 = 0,262[MPa]
Dopuszczalne ciśnienie przy którym może pracować sprzęt cementacyjny określamy ze wzoru:
b
P
P
d
0
Gdzie:
P
0
– ciśnienie dopuszczalne sprzętu cementacyjnego ze względów konstrukcyjnych
P
0
= 37 [MPa]
b – współczynnik bezpieczeństwa b = ( 1,4 – 1,6 )
MPa
P
d
67
,
24
5
,
1
37
Z powyższych obliczeń wynika, że P
d
> P
max
10. Wybór agregatu cementacyjnego:
Biorąc pod uwagę, że Q = 0,234[m
3
/s] i P
max
= 0,262 [MPa] dokonano wyboru agregatu
cementacyjnego typu 3 CA – 400 lub 3 CA – 320 posiadającego pompę o symbolu 10 T lub
9 T.
11. Liczba agregatów cementacyjnych przy wytłaczaniu zaczynu cementowego poza kolumnę
rur:
Zakładając średnicę tulei pompy agregatu cementowego 0,127 [m] określono, że ciśnienie
tłoczenia pompy przy max. strumieniu objętości tłoczenia wynosi 7,75 [MPa] a strumień objętości
tłoczenia zaczynu wynosi q = 33,00
10
-3
[m
3
/s]. Dla tak przyjętych wartości liczbę aparatów
cementujących określamy ze wzoru:
09
,
8
1
033
,
0
234
,
0
1
q
Q
n
przyjmujemy 9 agregatów
12. Liczba pojemników cementacyjnych
73
,
0
1210
12739,89
5
,
14
1
1
nc
c
zb
M
V
m
42
Przyjęto 1 zbiornik na cementu a w nim
cementu
kg
12740
1
12739,89
13. Liczba agregatów cementacyjnych użytych do zatłoczenia zaczynu cementowego:
n
zc
= 1
2 = 2
W celu uzyskania wymuszonego strumienia objętości tłoczenia Q = 0,234 [m
3
/s] można zaczyn
cementowy zatłaczać na czwartym biegu, gdyż na tym biegu q
I
= 33,00 · 10
-3
[m/s], zatem:
<0,234[m
3
/s]
14. Sumaryczny czas cementowania:
s
t
q
V
q
n
V
q
n
V
T
pp
pp
zc
zc
c
718
600
033
,
0
19
,
4
1
,
0
033
,
0
9
19
,
4
9
,
0
033
,
0
2
13
,
6
1
,
0
9
,
0
0
15. Czas wiązania:
s
T
T
c
wiazania
927
75
,
0
718
75
,
0
]
/
[
066
,
0
10
00
,
33
2
3
3
s
m
q
n
Q
I
zc
43
Kolumna prowadnikowa:
Rodzaj kolumny
rur
okładzinowych
Wewnętrzna
średnica kolumn
rur
[m]
Grubość ścianki
rury
[m]
Długość sekcji
rur o jednakowej
grubości ścianki
[m]
Wstępna
0,3204
0,00965
40
Prowadnikowa
0,2244
0,01003
1100
1. Obliczenie objętości zaczynu cementowego, który musimy wtłoczyć:
k = 1,2 – współczynnik uwzględniający zwiększenie średnicy
3
2
2
2
0
1
07
,
66
40
1100
2447
,
0
311
,
0
2
,
1
4
4
m
l
H
D
D
k
V
w
o
z
3
2
2
2
2
2
34
,
1
40
2447
,
0
3204
,
0
4
4
m
l
D
D
V
w
z
ww
3
2
3
79
,
0
20
2244
,
0
4
m
V
V
zc
= V
1
+ V
2
+ V
3
= 66,07 + 1,34 + 0,79 = 68,2[m
3
]
2. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia 1 m
3
zaczynu:
3
1303
3150
45
,
0
1000
1000
3150
m
kg
w
m
c
w
w
c
c
3. Obliczenie gęstości masy zaczynu cementowego:
3
35
,
1889
3150
45
,
0
1000
45
,
0
1
1000
3150
1
m
kg
w
w
c
w
w
c
zc
4. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia obliczanej objętości zaczynu:
M
c
= r
1
m
c
V
zc
= 1,1
1889,35
68,2 = 141739,04 [kg]
r
1
– rozlewność
r
1
=1,1
5. Masa cieczy (wody) zarobowej potrzebna do sporządzenia obliczonej objętości zaczynu dla
założonego współczynnika wodno – cementowego w = 0,45 :
M
w
= w
M
c
= 0,45
141739,04 = 63782,57 [kg]
44
6. Objętość płuczki wiertniczej (przybitki) potrzebnej do wytłoczenia obliczonej objętości
zaczynu poza kolumnę rur:
3
2
2
79
,
44
03
,
1
1100
2244
,
0
4
4
m
s
L
D
V
p
w
pp
7. Wymagany strumień tłoczenia pomp agregatu cementującego zapewniający założoną
prędkość przepływu zaczynu cementowego cementowego przestrzeni pierścieniowej otworu
v
z
= 1,8 [m/s] :
Q = F
pp
V
zc
F
pp
– powierzchnia poprzeczna przekroju przestrzeni pierścieniowej
2
06
,
0
1100
79
,
0
2
,
68
m
L
V
V
F
zc
k
zc
pp
Q = 0,06
1,8 = 0,11[m
3
/s]
8. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania:
P
max
= P
rc
+ P
hr
+ P
hmr
gdzie:
P
rc
– ciśnienie potrzebne do pokonania ciśnień hydrostatycznych wynikających z różnicy
ciężaru zaczynu cementowego i płuczki wiertniczej poza uszczelnioną kolumną rur i wewnątrz
tej kolumny.
P
hr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu cieczy wiertniczej wewnątrz
kolumny rur okładzinowych
P
hmr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów cieczy wiertniczej w przestrzeni
pierścieniowej
Jako przybitkę stosujemy płuczkę wiertniczą o gęstości ρ
pp
= 1150 [kg/m
3
]
MPa
l
H
P
pp
zc
rc
83
,
7
80665
,
9
)
1150
35
,
1889
(
)
20
1100
(
)
)(
(
Ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu:
5
1
2
5
2
826
,
0
)
(
826
,
0
w
zc
zc
ws
pp
p
hr
D
L
Q
D
L
H
Q
P
D
ws
= 0,2244 [m]
45
Przyjmujemy współczynnik strat na tarcie:
λ
p
= 0,02
λ
zc
= 0,035
MPa
P
hr
46
,
0
2244
,
0
20
11
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
2244
,
0
)
20
1100
(
11
,
0
1150
02
,
0
826
,
0
5
2
5
2
MPa
P
D
kD
D
kD
H
Q
P
hmr
z
z
zc
zc
hmr
45
,
1
)
2447
,
0
311
,
0
2
,
1
(
)
2447
,
0
311
,
0
2
,
1
(
1100
11
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
)
(
)
(
826
,
0
3
3
2
2
0
3
0
2
9. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania wynosi:
P
max
= 7,83 + 0,46 + 1,45 = 9,74 [MPa]
Dopuszczalne ciśnienie przy którym może pracować sprzęt cementacyjny określamy ze wzoru
b
P
P
d
0
Gdzie:
P
0
– ciśnienie dopuszczalne sprzętu cementacyjnego ze względów konstrukcyjnych
P
0
= 37 [MPa]
b – współczynnik bezpieczeństwa b = ( 1,4 – 1,6 )
MPa
P
d
67
,
24
5
,
1
37
Z powyższych obliczeń wynika, że P
d
> P
max
10. Wybór agregatu cementacyjnego:
Biorąc pod uwagę, że Q = 0,11[m
3
/s] i P
max
= 9,74 [MPa] dokonano wyboru agregatu
cementacyjnego typu 3 CA – 400 lub 3 CA – 320 posiadającego pompę o symbolu 10 T lub
9 T.
46
11. Liczba agregatów cementacyjnych przy wytłaczaniu zaczynu cementowego poza kolumnę
rur:
Zakładając średnicę tulei pompy agregatu cementacyjnego 0,127 m określono, że ciśnienie
tłoczenia pompy (przy maksymalnym strumieniu objętości tłoczenia) przy III prędkości pracy
agregatu wynosi 10,79 MPa a strumień objętościowy tłoczenia zaczynu dla tej prędkości pracy
agregatu wynosi 23,8 · 10
-3
m
3
/s. Dla tak przyjętych wartości liczbę agregatów cementacyjnych
określono wzorem:
62
,
5
1
0238
,
0
11
,
0
1
q
Q
n
przyjmujemy 6 agregatów
12. Liczba pojemników cementacyjnych:
08
,
8
1210
141739.04
5
,
14
1
1
nc
c
zb
M
V
m
V
zb
– objętość pojemników cementacyjnych 2 SMN – 20 V
zb
= 14,5 [m
3
]
nc
– gęstość nasypowa cementu
nc
= 1210 [kg/m
3
]
Przyjęto 9 zbiorniki na cementu a w nich:
cementu
kg
15749
9
141739,04
13. Liczba agregatów cementacyjnych użytych do zatłoczenia zaczynu cementowego:
n
zc
= 2
9 = 18
W celu uzyskania wymaganego strumienia objętości tłoczenia Q = 0,11 należy zaczyn cementowy
zatłaczać na III biegu q = 23,8
10
-3
[m/s]
14. Sumaryczny czas cementowania:
[min]
21
1230
600
0238
,
0
79
,
44
1
,
0
0238
,
0
6
79
,
44
9
,
0
0238
,
0
18
2
,
68
1
,
0
9
,
0
0
s
t
q
V
q
n
V
q
n
V
T
pp
pp
zc
zc
c
47
15. Czas wiązania:
[min]
28
1640
75
,
0
1230
75
,
0
s
T
T
c
wiazania
Kolumna techniczna:
Rodzaj kolumny rur
okładzinowych
Wewnętrzna
średnica kolumn
rur
[m]
Grubość ścianki
rury [m]
Długość sekcji rur o
jednakowej
grubości ścianki
[m]
Prowadnikowa
0,2244
0,01003
1100
Techniczna
0,1536
0,1504
0,1471
0,00732
0,00894
0,01059
1663,96
884,74
351,3
1. Obliczenie objętości zaczynu cementowego, który musimy wtłoczyć:
k = 1,2 – współczynnik uwzględniający zwiększenie średnicy
3
2
2
2
0
1
91
,
54
1100
2900
1683
,
0
216
,
0
2
,
1
4
4
m
l
H
D
D
k
V
p
o
z
3
2
2
2
2
2
02
,
19
1100
1683
,
0
2244
,
0
4
4
m
l
D
D
V
p
z
wp
3
2
3
34
,
0
20
1471
,
0
4
m
V
V
zc
= V
1
+ V
2
+ V
3
= 54,91 + 19,02 + 0,34 = 74,27 [m
3
]
2. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia 1 m
3
zaczynu:
3
1303
3150
45
,
0
1000
1000
3150
m
kg
w
m
c
w
w
c
c
3. Obliczenie gęstości masy zaczynu cementowego:
3
35
,
1889
3150
45
,
0
1000
45
,
0
1
1000
3150
1
m
kg
w
w
c
w
w
c
zc
48
4. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia obliczanej objętości zaczynu:
M
c
= r
1
m
c
V
zc
= 1,1
1303
74,27 = 96773,81 [kg]
r
1
– rozlewność
r
1
=1,1
5. Masa cieczy (wody) zarobowej potrzebna do sporządzenia obliczonej objętości zaczynu dla
założonego współczynnika wodno – cementowego w = 0,45 :
M
w
= w
M
c
= 0,45
147528 = 43548,21 [kg]
6. Objętość płuczki wiertniczej (przybitki) potrzebnej do wytłoczenia obliczonej objętości
zaczynu poza kolumnę rur:
3
2
2
2
3
2
3
2
2
2
1
2
1
24
,
68
03
,
1
96
,
1663
1536
,
0
74
,
884
1504
,
0
3
,
351
1471
,
0
4
4
m
V
s
L
D
L
D
L
D
V
pp
p
w
w
w
pp
7. Wymagany strumień tłoczenia pomp agregatu cementującego zapewniający założoną
prędkość przepływu zaczynu cementowego cementowego przestrzeni pierścieniowej otworu
v
z
= 1,8 [m/s] :
Q = F
pp
V
zc
F
pp
– powierzchnia poprzeczna przekroju przestrzeni pierścieniowej
2
025
,
0
2900
34
,
0
27
,
74
m
L
V
V
F
zc
k
zc
pp
Q = 0,025
1,8 = 0,045 [m
3
/s]
8. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania:
P
max
= P
rc
+ P
hr
+ P
hmr
gdzie:
P
rc
– ciśnienie potrzebne do pokonania ciśnień hydrostatycznych wynikających z różnicy
ciężaru zaczynu cementowego i płuczki wiertniczej poza uszczelnioną kolumną rur i wewnątrz
tej kolumny.
49
P
hr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu cieczy wiertniczej wewnątrz
kolumny rur okładzinowych
P
hmr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów cieczy wiertniczej w przestrzeni
pierścieniowej
Jako przybitkę stosujemy płuczkę wiertniczą o gęstości ρ
pp
= 1200 [kg/m
3
]
MPa
l
H
P
pp
zc
rc
88
,
20
80665
,
9
)
1150
35
,
1889
(
)
20
2900
(
)
)(
(
Ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu:
5
1
2
5
2
826
,
0
)
(
826
,
0
w
zc
zc
ws
pp
p
hr
D
L
Q
D
L
H
Q
P
m
L
L
L
L
D
L
D
L
D
D
w
w
w
ws
15
,
0
96
,
1663
74
,
7884
3
,
351
96
,
1663
1536
,
0
74
,
884
1504
,
0
3
,
351
1471
,
0
3
2
1
3
3
2
2
1
1
Przyjmujemy współczynnik strat na tarcie:
λ
p
= 0,02
λ
zc
= 0,035
MPa
P
hr
49
,
1
15
,
0
20
045
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
15
,
0
)
20
2900
(
045
,
0
1150
02
,
0
826
,
0
5
2
5
2
MPa
P
D
kD
D
kD
H
Q
P
hmr
z
z
zc
zc
hmr
47
,
5
)
1683
,
0
216
,
0
2
,
1
(
)
1683
,
0
216
,
0
2
,
1
(
2900
045
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
)
(
)
(
826
,
0
3
3
2
2
0
3
0
2
9. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania wynosi:
P
max
= 20,88 + 1,49+ 5,47 = 27,84 [MPa]
Dopuszczalne ciśnienie przy którym może pracować sprzęt cementacyjny określamy ze wzoru:
b
P
P
d
0
gdzie:
P
0
– ciśnienie dopuszczalne sprzętu cementacyjnego ze względów konstrukcyjnych
P
0
= 37 [MPa]
b – współczynnik bezpieczeństwa b = ( 1,4 – 1,6 )
50
MPa
P
d
43
,
26
4
,
1
37
Z powyższych obliczeń wynika, że P
d
< P
max
10. Wybór agregatu cementacyjnego:
Biorąc pod uwagę, że Q = 0, 045 i P
max
= 27,84 [MPa] dokonano wyboru agregatu cementacyjnego
typu 3 CA – 400 lub 3 CA – 320 posiadającego pompę o symbolu 10 T lub 9 T.
11. Liczba agregatów cementacyjnych przy wytłaczaniu zaczynu cementowego poza kolumnę
rur:
Zakładając średnicę tulei pompy agregatu cementowego 0,127 [m] określono, że ciśnienie
tłoczenia pompy przy ciśnieniu tłoczenia 7,75[MPa] a strumień objętości tłoczenia zaczynu
wynosi q = 33,0 · 10
-3
[m
3
/s]. Dla tak przyjętych wartości liczbę aparatów cementujących
określamy ze wzoru:
36
,
2
1
033
,
0
045
,
0
1
q
Q
n
przyjmujemy 3 agregaty
12. Liczba pojemników cementacyjnych:
52
,
5
1210
96773,81
5
,
14
1
1
nc
c
zb
M
V
m
Gdzie:
V
zb
– objętość pojemników cementacyjnych 2 SMN – 20 V
zb
= 14,5 [m
3
]
nc
– gęstość nasypowa cementu
nc
= 1210 [kg/m
3
]
Przyjęto 6 zbiorników na cementu a w nich:
cementu
kg
32258
3
96773,81
13. Liczba agregatów cementacyjnych użytych do zatłoczenia zaczynu cementowego:
n
zc
= 2
3 = 6
51
W celu uzyskania wymaganego strumienia objętości tłoczenia Q = 0,045 należy zaczyn
cementowy zatłaczać na II biegu q = 16,1
10
-3
[m/s] i P = 15,98
14. Sumaryczny czas cementowania:
[min]
51
3065
600
0161
,
0
24
,
68
1
,
0
0161
,
0
3
24
,
68
9
,
0
0161
,
0
6
27
,
74
1
,
0
9
,
0
0
s
t
q
V
q
n
V
q
n
V
T
pp
pp
zc
zc
c
15. Czas wiązania:
[min]
68
4087
75
,
0
3065
75
,
0
s
T
T
c
wiazania
Kolumna eksploatacyjna:
Rodzaj kolumny rur
okładzinowych
Wewnętrzna
średnica kolumn
rur [m]
Grubość ścianki
rury
[m]
Długość sekcji rur o
jednakowej
grubości ścianki
[m]
Techniczna
0,1536
0,1504
0,1471
0,00732
0,00894
0,01059
1663,96
884,74
351,3
Eksploatacyjna
0,1039
0,1029
0,1016
0,0986
0,00521
0,00569
0,00635
0,00737
1697,96
357,67
1207,16
186,21
1. Obliczenie objętości zaczynu cementowego, który musimy wtłoczyć:
k = 1,2 – współczynnik uwzględniający zwiększenie średnicy
3
2
2
2
0
1
07
,
7
2900
3450
1143
,
0
143
,
0
2
,
1
4
4
m
l
H
D
D
k
V
p
o
z
3
2
2
2
2
2
97
,
23
2900
1143
,
0
1536
,
0
4
4
m
l
D
D
V
p
z
wt
sr
097
,
0
0966
,
0
10
1
,
16
6
3
II
zc
q
n
Q
52
3
2
3
17
,
0
20
1039
,
0
4
m
V
V
zc
= V
1
+ V
2
+ V
3
= 7,07 + 23,97 + 0,17 = 31,21 [m
3
]
2. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia 1 m
3
zaczynu:
3
1303
3150
45
,
0
1000
1000
3150
m
kg
w
m
c
w
w
c
c
3. Obliczenie gęstości masy zaczynu cementowego:
3
35
,
1889
3150
45
,
0
1000
45
,
0
1
1000
3150
1
m
kg
w
w
c
w
w
c
zc
4. Masa suchego cementu potrzebna do sporządzenia obliczanej objętości zaczynu:
M
c
= r
1
m
c
V
zc
= 1,1
1303
31,21 = 44733,3 [kg]
r
1
– rozlewność
r
1
=1,1
5. Masa cieczy (wody) zarobowej potrzebna do sporządzenia obliczonej objętości zaczynu dla
założonego współczynnika wodno – cementowego w = 0,45
M
w
= w
M
c
= 0,45
44733,3 = 20130 [kg]
6. Objętość płuczki wiertniczej (przybitki) potrzebnej do wytłoczenia obliczonej objętości
zaczynu poza kolumnę rur:
3
2
2
2
2
4
2
4
3
2
3
2
2
2
1
2
1
48
,
37
03
,
1
96
,
1697
1039
,
0
3
,
357
1029
,
0
16
,
1207
1016
,
0
21
,
196
0986
,
0
4
4
m
V
s
L
D
L
D
L
D
L
D
V
pp
p
w
w
w
w
pp
53
7.Wymagany strumień tłoczenia pomp agregatu cementującego zapewniający założoną
prędkość przepływu zaczynu cementowego cementowego przestrzeni pierścieniowej otworu
v
z
= 1,8 [m/s] :
Q = F
pp
V
zc
F
pp
– powierzchnia poprzeczna przekroju przestrzeni pierścieniowej
2
009
,
0
3450
17
,
0
21
,
31
m
L
V
V
F
zc
k
zc
pp
Q = 0,009
1,8 = 0,00162 [m
3
/s]
8. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania:
P
max
= P
rc
+ P
hr
+ P
hmr
gdzie:
P
rc
– ciśnienie potrzebne do pokonania ciśnień hydrostatycznych wynikających z różnicy
ciężaru zaczynu cementowego i płuczki wiertniczej poza uszczelnioną kolumną rur i wewnątrz
tej kolumny.
P
hr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu cieczy wiertniczej wewnątrz
kolumny rur okładzinowych
P
hmr
– ciśnienie potrzebne do pokonania oporów cieczy wiertniczej w przestrzeni
pierścieniowej
Jako przybitkę stosujemy płuczkę wiertniczą o gęstości ρ
pp
= 1450 [kg/m
3
]
MPa
l
H
P
pp
zc
rc
78
,
14
80665
,
9
)
1450
35
,
1889
(
)
20
3450
(
)
)(
(
Ciśnienie potrzebne do pokonania oporów przepływu:
5
1
2
5
2
826
,
0
)
(
826
,
0
w
zc
zc
ws
pp
p
hr
D
L
Q
D
L
H
Q
P
4
3
2
1
4
2
4
3
2
3
2
2
2
1
2
1
L
L
L
L
L
D
L
D
L
D
L
D
D
w
w
w
w
ws
m
D
ws
0106
,
0
96
,
1697
67
,
357
16
,
1207
21
,
186
96
,
1697
1039
,
0
3
,
357
1029
,
0
16
,
1207
1016
,
0
21
,
196
0986
,
0
2
2
2
2
54
Przyjmujemy współczynnik strat na tarcie:
λ
p
= 0,02
λ
zc
= 0,035
MPa
P
hr
46
,
5
0106
,
0
20
0162
,
0
35
,
1889
035
,
0
826
,
0
0106
,
0
)
20
3450
(
0162
,
0
1450
02
,
0
826
,
0
5
2
5
2
MPa
P
D
kD
D
kD
H
Q
P
hmr
z
z
zc
zc
hmr
21
,
0
)
1143
,
0
143
,
0
2
,
1
(
)
1143
,
0
143
,
0
2
,
1
(
3450
0162
,
0
83
,
1670
035
,
0
826
,
0
)
(
)
(
826
,
0
3
3
2
2
0
3
0
2
9. Maksymalne ciśnienie w głowicy cementacyjnej przy końcu cementowania wynosi:
P
max
= 14,78 + 5,46 + 0,21 = 20,45[MPa]
Dopuszczalne ciśnienie przy którym może pracować sprzęt cementacyjny określamy ze wzoru
b
P
P
d
0
Gdzie:
P
0
– ciśnienie dopuszczalne sprzętu cementacyjnego ze względów konstrukcyjnych
P
0
= 37 [MPa]
b – współczynnik bezpieczeństwa b = ( 1,4 – 1,6 )
MPa
P
d
67
,
24
5
,
1
37
Z powyższych obliczeń wynika, że P
d
> P
max
10. Wybór agregatu cementacyjnego:
Biorąc pod uwagę, że Q = 0, 0162 i P
max
= 20,45 [MPa] dokonano wyboru agregatu
cementacyjnego typu 3 CA – 400 lub 3 CA – 320 posiadającego pompę o symbolu 10 T lub
9 T.
11. Liczba agregatów cementacyjnych przy wytłaczaniu zaczynu cementowego poza kolumnę
rur:
Zakładając średnicę tulei pompy agregatu cementowego 0,127 [m] określono, że ciśnienie
tłoczenia pompy przy max. strumieniu objętości tłoczenia wynosi 22,75 [MPa] a strumień
55
objętości tłoczenia zaczynu wynosi q = 11,25
10
-3
[m
3
/s]. Dla tak przyjętych wartości liczbę
aparatów cementujących określamy ze wzoru:
44
,
2
1
01125
,
0
0162
,
0
1
q
Q
n
przyjmujemy 3 agregatów
12. Liczba pojemników cementacyjnych:
55
,
2
1210
44733,3
5
,
14
1
1
nc
c
zb
M
V
m
Gdzie:
V
zb
– objętość pojemników cementacyjnych 2 SMN – 20 V
zb
= 14,5 [m
3
]
nc
– gęstość nasypowa cementu
nc
= 1210 [kg/m
3
]
Przyjęto 3 zbiorników na cementu a w nich:
cementu
kg
14911
3
44733,3
13. Liczba agregatów cementacyjnych użytych do zatłoczenia zaczynu cementowego:
n
zc
= 2
3 = 6
W celu uzyskania wymaganego strumienia objętości tłoczenia Q = 0,0162 należy zaczyn
cementowy zatłaczać na I biegu q = 11,25
10
-3
[m/s] i P = 22,75
14. Sumaryczny czas cementowania:
[min]
40
2395
600
01125
,
0
48
,
37
1
,
0
01125
,
0
3
48
,
37
9
,
0
01125
,
0
6
21
,
31
1
,
0
9
,
0
0
s
t
q
V
q
n
V
q
n
V
T
pp
pp
zc
zc
c
15. Czas wiązania:
[min]
54
3194
75
,
0
2395
75
,
0
s
T
T
c
wiazania
56
VIII. Dobór sprzętu wiertniczego:
WYCIĄG WIERTNICZY - Skytop Brewster DH-14610 o mocy 950 hp napędzany przez dwa
silniki spalinowe CAT 3408 poprzez przekładnie hydrokinetyczne Allison model CLT 5860.
Wyposażony w hamulec pomocniczny Parmac V-80. Wszystko jest zamontowane na platformie
czteroosiowej Skytop Brewster 4AT.
MASZT - Skytop Brewster 115-410XF, hydraulicznie podnoszony dwusekcyjny o wysokości 115
ft, udźwig 410 000 lbs przy 10 linach.
PODBUDOWA - Skytop Brewster 15-410 regulowanej wysokości, wymiary wys. 15 ft x szer.13
ft x dł. 36 ft, obciążenie całkowite 410 000 lbs i obciążenie na klocu 290 000 lbs.
WYPOSAŻENIE - Stół wiertniczy Skytop Brewster RSH-22 o przelocie 22" i udźwigu 400 ton
napędzany z wyciągu wiertniczego przez przekładnię łańcuchową. Głowica płuczkowa National P-
300 o udźwigu 300 ton. Napęd graniatki Weatherford KS 1500AB.
WIELOKRĄŻEK RUCHOMY - Wielokrążek dolny z hakiem Skytop Brewster HB-245 o
udźwigu 250 ton.
POMPY PŁUCZKOWE - Dwie pompy tłokowe Gardner-Denver PZ-8 o mocy 750 hp każda,
kompletne z kompensatorami, rurociągami wysokiego ciśnienia i pompami wirowymi
doładowywującymi. Każda pompa jest napędzana przez silnik spalinowy CAT D398 poprzez
przekładnię łańcuchową i przystawkę przełożenia momentu.
SYSTEM PŁUCZKOWY - Trzy zbiorniki o pojemności całkowitej 580 bbls z sitami
płuczkowymi, odpiaszczaczem i mieszadłami
płuczkowymi.
AGREGATY PRĄDOTWÓRCZE - Dwa
agregaty prądotwórcze z generatorami PZL
Wola ZP-201 o mocy 250 kVA, napędzane
silnikami spalinowymi PZL Wola 18H12A.
WYPOSAŻENIE PRZECIWERUPCYJNE
Prewenter uniwersalny PUG 9" x 5000 psi
Prewenter podwójny szczękowy Upetron DF
13 5/8" x 5,000 PSI
Sterownia prewenterów Upetron CH6U-76
57
APARATURA KONTROLNO-POMIAROWA
Wskaźniki ciężaru momentu obrotowego, ciśnienia płuczki, ilości skoków pomp płuczkowych
wraz z rejestracją na 8-kanałowym rejestratorze firmy Martin-Decker,
System SMART SWACO monitoruje płuczkę wiertniczą, jej wypływ, objętość w
poszczegolnych zbiornikach oraz objętość całkowitą, ilość skoków/min pomp płuczkowych,
system posiada możliwość ustawienia alarmów na granicy min i max poziomów płuczki i
procent jej wypływu z otworu,
system rejestruje bieżące wartości przepływu i objętość płuczki
IX. Bibliografia:
1. „Projektowanie otworów wiertniczych” – Andrzej Gonet, Stanisław Stryczek, Mirosław
Rzyczniak; Wydawnictwa AGH, Kraków 2004r.
2. „Wiertnictwo” – Ludwik Szostak, Wydawnictwa Geologiczne Warszawa 1989
3. „Wybrane aspekty projektowania konstrukcji otworów kierunkowych z wykorzystaniem
technik numerycznych” – Rafał Wiśniowski; Wydawnictwa AGH, Kraków 2002r.
„Wiertnictwo” – Ludwik Szostak; Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Projekt zaliczeniowy Projekt owanie Otworow Wiertniczych
cygan,wiertnictwo, Pomiary parametrów skrzywienia osi otworów wiertniczych
cygan,wiertnictwo, Rodzaje prób pobieranych z otworów wiertniczych
Pomiary średnic i odległości otworów z zastosowaniem metod numerycznych - sprawko 4, Uczelnia, Metro
Wiertnictwo Projekt 1
Projekt konstrukcji otworu wiertniczego
projekt z otworami wiertniczo?dawczymi
Wiertnictwo, Projekt zaliczeniowy
profile otworów do projektu dla gr 1 i 2
Projekt trajektorii otworów kierunkowychzz
40.wiercenie otworów, Politechnika Lubelska, Studia, Studia, technologia maszyn, mój projekt - techn
Tabela 2, Wiertnictwo - AGH, ROK I - Semestr I, Górnictwo, projekt, projekt
projekt wiertnictwo GAZOWNICY, geologia, AGH, Wiertnictwo
Pomiary średnic i odległości otworów z zastosowaniem metod numerycznych - sprawko 3, Uczelnia, Metro
projekt wiertnictwo GAZOWNICY 2, geologia, AGH, Wiertnictwo
PKiEM - STRONA TYTULOWA PROJEKTU, Wiertnictwo - AGH, ROK II - Semestr III, PKM, Projekt
Tekst projekt?dań i otworów
projekt I, Wiertnictwo - AGH, ROK I - Semestr I, Górnictwo, projekt, projekt
więcej podobnych podstron