Proiectarea cimentarii coloanelor sondei realizate

PROIECTAREA CIMENTARII COLOANELOR SONDEI REALIZATE

1. Cimentarea coloanei de ancoraj

Se cunosc:

- diametrul coloanei: = 13 ^3/8 in = 339,7 mm;

- diametrul sapei; = 444,5 mm;

- densitatea noroiului de foraj: = 1200 kg / m;

- inaltimea coloanei: H = 600 m;

- inaltimea de cimentare: = 600 m;

- inaltimea niplului: = 20 m;

- coeficient de cavernometrie:= 1,2;

- coeficient de pierdere de pasta: = 1,05;

- coeficient de compresibilitate al noroiului: = 1,03;

- densitatea pastei: = 1500 kg / m.

Volumul depasta de ciment:

m³ ≈ 59 m;

unde:

- - aria spatiului inelar;

m;

- - raria interioara a coloanei;

m;

unde:

- t - grosimea de perete.

Masa unitara de ciment pe m de pasta:

kg / m pasta;

unde:

- - densitatea pastei de ciment;

- - densitatea apei.

Masa de ciment:

kg 45 t ciment;

Volumul de apa necesar prepararii pastei de ciment:

m apa;

;

Volumul noroiului de refulare:

m;

Volumul dopului separator:

m;

unde:

- - inaltimea dopului separator.

Numarul de autocontainere:

autocontainere;

Numarul de agregate de cimentare:

, se rotunjeste la 4 agregate;

Se aleg agregate ACF 700 cu urmatoarele caracteristici:

- trepte de vitreze: 8 ;

- diametrul plungerelor: 100 mm;

- randamentul volumic: = 80 %;

- debitul: Q = 600 - 400 l / min;

- presiunea maxima: = 160 - 120 bar;

- puterea hidrauliuca: 185 kW.

2. Cimentarea coloanei intermediare

Se cunosc:

- diametrul coloanei: D = 9 5/8 in = 244.5 mm;

- diametrul sapei: = 311,2 mm;

- inaltimea coloanei: H = 1200 m;

- inaltimea de cimentare: m;

- inaltimwa niplului: = 20 m;

- coeficientul de cavernometrie: = 1,2;

- coeficient de pierdere de ciment: = 1,05;

- coeficientul de compresibilitate al noroiului: = 1,03;

- densitatea pastei de ciment. = 1600 kg / m;

- densitatea noroiului: = 1300 kg / m;

Volumul de pasta de ciment:

m;

unde:

- - aria spatiului inelar;

m;

- - aria interioara a coloanei;

m;

Masa unitara de ciment pe m de pasta:

kg / m;

Se calculeaza grosimea medie:

mm

unde:

-t_m - grosimea de perete medie:

- - densitatea apei;

Masa de ciment:

kg 33 t ciment;

Volumul deapa necesar prepararii pastei:

m apa;

;

Volumul noroiului de refulare:

m;

Volumul dopului separator:

m;

Numarul de autocontainere:

autocontainere;

Numarul de agregate:

agregate ACF 700 , cu aceleasi proprietati.

3. Cimentarea coloanei de exploatare

Se cunosc:

- diametrul coloanei: D = 5 ^1/2 in = 139,7 mm;

- diametrul sapei. = 187,3 mm;

- inaltimea coloanei: H = 2360 m;

- inaltimea de cimentare: m;

- inaltimea niplului: = 20 m;

- coeficientul de cavernometrie: = 1,2;

- coeficientul de pierdere de ciment: = 1,05;

- coeficientul de compresibilitate al noroiului: = 1,03;

- densitatea pastei de ciment: = 1650 kg /m;

- densitatea noroiului: = 1350 Kg / m;

- densitatea fluidului separator: = 1500 kg / m.

1. Volumul de pasta de ciment:

m;

unde:

- - aria sondei netubate;

m;

unde:

- - diametrul mediu al gaurii de sonda;

mm;

m;

Se calculeaza grosimea de perete medie:

- - aria interioara a coloanei;

m;

unde - cu D s-a notat diametrul interior al coloanei;

mm;

- cu t s-a notat grosimea de perete.

2. Cantitati de materiale

Cantitatile de materiale se determina din urmatorul sistem cu doua ecuatii, in care o ecuatie este de volum, iar cealalta este o ecuatie masica.

unde:

- - volumul de apa necesar prepararii pastei de ciment;

- - volumul de ciment necesar prepararii pastei de ciment;

- - densitatea apei;

- - densitatea cimentului;

- - densitatea pastei de ciment.

a. Volumul de ciment necesar prepararii pastei:

m ciment / m pasta;

b. Volumul de apa necesarprepararii pastei de ciment:

m apa / m pasta;

c. Cantitatea de ciment necesara:

kg ciment / m pasta;

d. Masa de ciment necesara:

kg ciment;

e.volumul total de apa:

m apa;

3. Numarul de autocontainere cu capacitatea de 10 tone

agregate;

4. Volumul dopului separator

m fluid separator;

Alegerea densitatii fluidului separator se face dupa urmatoarea inegalitate:

.

Astfel daca se cunosc densitatile noroiului si respectiv pastei de ciment, se alege densitatea fluidului separator = 1500 kg / m.

5. Volumul fluidului de refulare

m;

6. Volumul interior al coloanei

m;

Referat: Bariere si dificultati in procesul comunicarii Document online: Metode de evaluare a unei afaceri bazate pe rentabilitate

Se observa din calcule ca volumul interior al coloanei este mai mare decat volumul pastei de ciment necesara procesului de cimentare a sondei.

7. Debitul de pasta si de noroi de refulare

Se alege ca tip de agregat de cimentare, agregatul ACF - 700, care are urmatoarele caracteristici:

- diametrul plungerelor = 100 mm;

- randamentul = 80%;

Restul caracteristicilor sunt prezentate in tabelul urmator:

TABELUL 6.5.

Cunoscandu-se debitul real al agregatului in l / min, se determina valoarea debitului in l / s:

l / s 10 l / s;

Cunoscandu-se valoarea densitatii noroiului se poate determina tensiunea de forfecare si randamentul .

Pentru densitatea fluidului de 1350 Kg / m, rezulta cP,iar = 5 N / m.

In functie de aceste proprietati ale noroiului de foraj se poate determina proprietatile ale pastei de ciment.

cP;

N / m;

Se calculeaza numarul lui Hedstron:

;

Din diagrama de tranzitie de la curgerea laminara la cea turbulenta pentru fluidul Bingham in spatiul inelar se citeste numarul Reynolds de tranzitie la regimul turbulent si rezulta: = 6500.

Cu aceasta valoare a lui Reynolds se determina viteza critica de curgere :

m / s;

Pentru acasta valoare a vitezei critice se calculeaza debitul critic al agregatului de cimentare:

m/ s = 27,72 l / s;

Pentru curgerea turbulenta se limiteaza valoarea debitului de noroi de refulare la

Q= 30 l / s.

Pentru volumele cunoscute de noroi, fluid separator si al pastei de ciment se estimeaza debitele cu care sunt pompate in sonda aceste fluide.Astfel se impune ca debitul fluidului separator sa fie de = 10 l / s si este pompat cu un singur agregat, debitul noroiului de refulare = 20 l / s si este pompat cu doua agregate, iar debitul noroiului de refulare = 30 l / s.

Se vor calcula cu relatiile urmatoare numarul Reynolds,numarul Bingham, se va stabili tipul de regim, si din diagrama Re = f ( Bi ) se va citicoeficientul de rezistenta hidraulica pentru spatiul inelar si pentru conducte.

Numarul Reynolds se calculeaza cu relatia;

.

Numarul lui Bi se calculeaza cu relatia:

8. Viteza de curgere

Se calculeaza atat pentru interiorul coloanei cat si pentru exteriorul ei.

Determinarea vitezei de curgere in interiorul coloanei.

a. Viteza de curgere a pastei, debitul = 20 l / s:

m / s;

b. Viteza de curgere a fluidului separator, debitul = 10 l / s:

m / s;

c. Viteza de curgere a noroiului de refulere, debitul = 30 l / s:

m / s;

Se calculeaza :

m;

Se calculeaza diametrul exterior mediu al gaurii de sonda:

mm;

mm = 0,0823 m;

Determinarea vitezei de curgere in exteriorul coloanei.

a.Determinarea vitezei curgere a pastei de ciment:

m / s;

b. Determinarea vitezei de curgere a fluidului separator:

m / s;

c. Determinarea vitezei de curgere a noroiului de refulare:

m / s;

9. Presiunea la manifold

Se determina cu relatia :

;

Debitul este dat in m / s, si se imparte la 2 deoarece se folossesc doua colectoare pana la capul de cimentare.

Datele obtinute sunt trecute in tabelul urmator: tabelul 6.6.

10. Calculul presiunilor de lucru

Presiunile de lucru pentru fiecare moment al operatiei de la inceput pana la sfarsitul ei se vor calcula cu relatia:

;

unde:

- - presiunea de circulatie;

- - presiunea datorita diferensei de densitate dintre interior si exterior;

- - presiunea de la manifold.

Determinarea lungimilor de pasta, fluid separator si noroiului in timpul operatiei de cimentare.

a. Inceperea pomparii pastei.

- lungimea dopului separator in interiorul coloanei:

m;

- lungimea pastei de ciment in interiorul coloanei:

m;

- lungimea noroiului de refulare in interiorul coloanei:

m;

b. Pasta ajunge la siu.

- inaltimea dopului separator in exterior:

m;

- inaltimea dopului separator = 200 m.

- lungimea noroiului in interior:

m;

- inaltimea noroiului in exterior:

m;

c. Sfarsitul operatiei de cimentare:

- inaltimea pastei in exterior:

m;

- lungimea noroiului in interior:

m;

- lungimea pastei in interior:

= 20 m;

Principalele momente ale aoperatiei de cimentare sunt:

1) Incepe pomparea fluidului separator.

Volumul de fluid pompat in sonda este:

V = 0 m;

Debitul cu care este pompat fluidul separator este:

Q = 10 l/s;

Presiunea diferentiala = 0, deoarece avem aceiasi densitate in interiorul coloanei cat si in exteriorul ei;

Presiunea de pompare este :

= 8,607 + 7,65 + 1,0375 = 17,29 bar;

Presiunea de cimentare este:

;

unde:

- - presiunea de circulatie in interiorul coloanei si se calculeaza cu relatia:

bar;

- - presiunea de circulatie in exteriorul coloanei si se calculeaza cu relatia:

bar;

Presiunea la capul coloanei va fi:

bar;

Presiunea de fisurare va fii:

bar;

2) Sfarsitul pomparii fluidului separator.

Volumul de fluid pompat in sonda este:

m;

Debitul cu care se pompeaza fluidul separator este:

= 10 l/s;

Presiunea de pompare va fi:

bar;

Presiunea de circulatie este:

Presiunea diferentiala va fi:

bar;

Presiunea la capul de coloana:

bar;

Presiunea de fisurare va fi:

bar;

3) Incepe pomparea pastei de ciment..

Volumul de fluid pompat in sonda va fi:

m;

Debitul cu care se pompeaza pasta de ciment este:

l/s;

Presiunea de pompare este:

bar;

Presiunea diferentiala este:

bar;

Presiunea de circulatie este:

bar;

Presiunea la capul de coloana este:

bar;

Presiunea de fisurare este:

bar;

4) Sfarsitul pomparii pastei de ciment.

Volumul total de fluid pompat in sonda este:

m;

Debitul cu care se pompeaza fluidul in sonda este:

l/s;

Presiunea de pompare este:

bar;

Deoarece nu exista presiuni negative presiunea de pompare va fi egala cu presiunea de la manifold.

bar;

Presiunea diferentiala este:

bar;

Presiunea de circulatie este:

bar;

Deoarece presiunea de pompare este negativa, atunci si presiunea din capul de coloana este nefativa, ceea ce nu exista, deci aceasta se impune egala cu zero.

Deci:

bar;

Presiunea de fisurare este:

bar;

5) Incepe pomparea noroiului de refulare.

Volumul total de fluid pompat in sonda este:

= 27,855 bar;

Debitul de pompare este:

l/s;

Presiunea de pompare este:

bar

Presiunea diferentiala este:

bar;

Presiunea de circulatie este:

bar;

Presiunea de fisurare este:

bar;

6) Pastra de ciment ajunge la siu.

Volumultotal de fluid pompat in sonda este:

m;

Debitul de pompare este:

l/s;

Presiunea de pompare este:

bar;

Presiunea diferentiala este:

bar;

Presiunea de circulatie este:

bar;

Presiunea de fisurare este:

bar;

7) Sfarsitul operatiei de cimentare.

Volumul total de fluid pompat in sonda este:

m;

Debitul de pompare:

= 30 l/s;

Presiunea de pompare este:

bar;

Presiunea diferentiala este:

bar;

Presiumea de circulatie este:

Presiunea de fisurare este:

bar,

11. Durata operatiei de cimentare

Durata pomparii pastei de ciment:

;

Durata pomparii fluidului separator:

min;

Durata operatiei de cimentare:

min;

Timpul minim de pompabilitate:

min;

Timpul maxim de pompabilitate:

min;

Fig. 6.1 Schema autocontainerului pentru ciment.

Fig.6.2 Variatia presiunii de pompare, a debitului dee pompare si a presunii din dreptul stratului fisurabil.