forajul sondelor

Upload: tanase-carmen-melisa

Post on 13-Oct-2015

288 views

Category:

Documents


17 download

DESCRIPTION

proiect

TRANSCRIPT

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    1/78

    1

    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.Apsareapesapa .......................................................................................................................... 3

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

    1.6.Presiunea la incrctor................................................................................................................. 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 ........................................................................................................... 183.2.Calculul solicitarilor care apar in timpul extragerii garniturii de foraj fara circulatie ................. 19

    3.2.2.Presiunea interioara si exterioara ...................................................................................... 203.2.3.Calculul ..................................................................................................... 20

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

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

    Capitolul IV - FLUIDE DE FORAJ ................................................................................................... 23

    4.1. Proprietile fluidelor de foraj................................................................................................... 25

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

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

    CAPITOLUL V - ARHITECTURA SONDEI ......................................................................................... 29

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    2/78

    2

    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 .................................................................... 37

    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 ........................................................................................ 76

    6.1. Alegerea garniturii de foraj ....................................................................................................... 76

    6.2. Alegerea echipamentului de suprafata ...................................................................................... 76

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    3/78

    3

    CAPITOLUL I- Date si informatii generale despre sonda proiectata

    1.1. Tema proiectului

    S se proiecteze o sond n foraj cunoscandu-se datele urmtoare:

    N=21

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

    Adancimea spat pentru coloana de ancoraj este:

    Ha =500+25N=500+2521=1025m

    Adancimea spat pentru coloana intermediar:

    Hi=1600+35N=1600+3521=2355m

    Adancimea spat pentru coloana de exploatare:

    He=2300+20N=2300+2021=2720m

    1.3. Densitatea fluidului folosit la saparea celor trei intervale

    (0-1025m) coloana de ancoraj:

    a=1150+2N=1150+221=1192Kg/m3

    (1025-2335) coloana intermediara:

    i=1250+5N=1250+521=1355Kg/m3

    (2335-2720) coloana de exploatare:

    e=1400+20N=1400+1021=1610 Kg/m3

    1.4.Apsarea pe sapa

    Gs=125+N=125+21=146 KN

    1.5.Turatia sapei de forajn=80+N=80+21=101 rot/min

    1.6.Presiunea la incrctor

    Pi=110+N=110+21=131 bar

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    4/78

    4

    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 1025m .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).

    Coloana de ancoraj (Da, Ha ,Dsa n)

    Coloana intermediara (Di, Hi ,Dsi n)

    Coloana de exploatare (De, He ,Dsen)

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    5/78

    5

    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 gaurade sonda si coloana respective.

    Inaintea inceperi forajului se va plasa o coloana conductor.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    6/78

    6

    CAPITOLUL II - GARNITURA DE FORAJ

    In cazul de fata folosindu-se forajul cu masa rotativa garniture de prajini vareprezenta 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 Gssi a turatiei n permite sapelor sa disloceroca 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 01025 m se utilizeaza prajini de antrenare cu profil

    hexagonal cu :

    - diametrul nominal - Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG - Imbinarea inferioara (cepul) de tipul 5 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 .

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    7/78

    7

    - pentru intervalul 10252335 m

    - diametrul nominal - Imbinarea superioara de tipul: 6 5/8 REG

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

    - pentru intervalul 23352720 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

    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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    8/78

    8

    2.3.Prajinile grele

    Rolul 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 lungimile prajinilor de foraj si a prajinilor grele

    Diametrul prajinilor de foraj

    Petru intervalul 0-1025m

    Acest interval se va sapa cu o sapa cu diametrul Ds=15 in (393.7 mm). Deci se va adopta un

    diametru standard conform tabelului:

    Diametrusapei(Ds)

    (mm)135-175 176-200 200-250 250-400 Peste 400

    Diametrulprajinilor (Dp)

    (in)3 1/2 4-41/2 41/2-5 5-51/2 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 kgm, tipul imbinarii 51/2in FH.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    9/78

    9

    Lungimea prajinilor de foraj

    Lp=H-lg=1025-53=972 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=0,75Ds=0,75393,7=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 kgm

    Lungimea prajinilor grele

    Lungimea intregului ansamblu de prajini grele se determina din conditia ca apasarea

    pe sapa Gssa fie reazlizata cu aproximativ 75% din greutatea lor.

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

    Pentru intervalul (1025-2335m)- colane intermediara:

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

    Diametrul prajinilor de foraj:

    Dp=41/2..5 in se va allege Dpstas=4

    1/2

    Pentru acest diametru avem : grosimea de perete t=8,56 mm , qp=24,70 kgm, tip

    imbinare NC 385H.

    Lungimea prajinilor de foraj:

    Lpi=2335-136=2199m

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    10/78

    10

    Diametrul prajinilor grele:

    Diametrul maxim la prajinilor de foraj:

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

    Diametrul calculate al prajinilor grele:

    Dg=0,75Ds=0,75245=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 Kgm

    Lungimea prajinilor grele:

    Se vor utiliza 16 bucati.

    Pentru intervalul (2335-2720m)- colanda de exploatare:

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

    Diametrul prajinilor de foraj:

    Dp=441/2in se va allege Dpstas=4

    1/2(114,3mm)

    Pentru acest diametru avem : grosimea de perete t=8,56 mm , qp=20,83 kgm, tip

    imbinare NC 50H.diametru interior dp=97,18 mm

    Lungimea prajinilor de foraj:

    Lpi=2720-203=2517m

    Diametrul prajinilor grele:

    Diametrul maxim la prajinilor de foraj:

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

    Diametrul calculate al prajinilor grele:

    Dg=0,75Ds=0,75171,5=128,6mm

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    11/78

    11

    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 bucati.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    12/78

    12

    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-presiuneAtunci 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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    13/78

    13

    Greutatea prajinilor de foraj:

    Gp=qpglp( =408,8 KNGreutatea prajinilor grele de foraj:

    Gg=qgglg( =194,6 KN

    Aria prajinilor de foraj respective cea a prajinilor grele:

    = ( )

    =

    ( )

    Calculul solicitarii la intinderesi compresiune :

    Calculul fortelor care actioneaza pe garnitura de foraj:

    ( )

    ( )

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    14/78

    14

    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.

    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 :

    3 3

    2 2

    1 1

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    15/78

    15

    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:

    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:

    ( )

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    16/78

    16

    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.

    Solicitarea la incovoiere

    (explicitare ls)

    E- modulul de elasticitate longitudinal al materialului:

    Imomentul de inertie axial:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    17/78

    17

    viteza unghiulara:

    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 interioareintalnite 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:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    18/78

    18

    Raza exterioara a prajinilor de foraj:

    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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    19/78

    19

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

    3.2.1.Tractiune

    ( )

    scoeficientul de frecare al lui Poisson, s= 0,15

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

    densitatea otelului , densiteatea fluidului de foraj,

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    20/78

    20

    3.2.2.Presiunea interioara si exterioara

    3.2.3.Calculul

    3.3.Dimensionarea garniturii de foraj

    Se va compara : cu adica : Petru dimensionare se va allege

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    21/78

    21

    Rp,02limita 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

    z 13,69 -40,18 -52,33 208,31 - 0

    i 12,75 - - 0 0 0

    ax 13,69 -40,18 -52,33 208,31 - 0

    t -131 -131 -131 -42,959 -42,959 -42,959

    12,75 25,81 16,20 0 0 0

    ech 174 251,26

    3.4.Proceduri

    Dupa stabilirea garniturilor de foraj necesare saparii intervalelor celor trei intervale

    se va da comanda de la fabricant la timpul folosirii lor.

    Transportul garniturii de foraj se va transporta de la fabricant la locul unde se va spa

    sonda cu peridocul sau platform in functie de mijlocul de transport pus la dispozitie debenificiar. Cand aceasta va ajunge la sonda se verifica buletinul care contine informatii

    despre garniture de foraj ( diameter 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 dpa care se vor pune tot cu ajutorul macaralei la deget la

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    22/78

    22

    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 tabl serioa si numarul componentei

    introduce 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 podulpodarului.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    23/78

    23

    Capitolul IV - FLUIDE DE FORAJ

    Fluidului de foraj i se atribuie, n prezent, urmtoarele roluri principale:

    Hidrodinamic. Dup ieirea din duzele sapei, fluidul cur particulele de rocdislocat de pe talpa sondei i le transport la suprafa, unde sunt

    ndeprtate.

    Hidrostatic. Prin contrapresiunea creat asupra pereilor, el mpiedicsurparea rocilor slab consolidate i ptrunderea nedorit n sond a fluidelor

    din formaiunile traversate.

    De colmatare. Datorit diferenei de presiune sond-straturi, n dreptulrocilor permeabile se depune prin filtrare o turt din particule solide, care

    consolideaz pietriurile, nisipurile i alte roci slab cimentate sau fisurate.Totodat, turta de colmatare reduce frecrile dintre garnitura de foraj sau

    coloana de burlane i rocile din perei, diminueaz uzura prjinilor i a

    racordurilor.

    De rcire i lubrifiere. Fluidul de circulaie rcete i lubrifiaz elementeleactive ale elementului de dislocare, prjinile, lagrele sapelor cu role i

    lagrele motoarelor de fund.

    Motrice. Cnd se foreaz cu motoare de fund, hidraulice sau pneumatice,fluidul de foraj constituie agentul de transmitere a energiei de la suprafa lamotorul aflat deasupra sapei.

    Informativ. Urmrind fluidul de circulaie la ieirea din sond i detritusuladus la suprafa, se obin informaii asupra rocilor interceptate i asupra

    fluidelor din porii lor.

    n anumite situaii, fluidul de foraj poate ndeplinii i alte atribuii: plasarea pastei de

    ciment n spaiul ce urmeaz s fie cimentat, antrenarea unor scule de instrumentaie,

    degajarea garniturilor de foraj prinse, asigurarea presiunii necesare ntre coloana de

    exploatare i tubingul suspendat n packer, omorrea sondei.

    Fluidul de foraj trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

    fluidul ales nu trebuie s afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate; s-i pstreze proprietile, n limite acceptabile, la contaminare; s-i menin nsuirile tehnologice la temperaturile i presiunile ridicate ce

    vor fi ntlnite n sonde i la variaiile lor din circuit;

    s permit investigarea geofizic a rocilor i fluidelor coninute n porii lor; s previn coroziunea i eroziunea echipamentului de sond; s menin n suspensie particulele de roc neevacuate, n timpul

    ntreruperilor de circulaie;

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    24/78

    24

    s conserve permeabilitatea straturilor productive deschise; s nu fie toxic sau inflamabil i s nu polueze mediul nconjurtor i apele

    freatice;

    s fie uor de preparat, manipulat, ntreinut i curat de gaze sau detritus; s permit sau chiar s favorizeze obinerea de viteze de avansare a sapei ct

    mai mari;

    s fie ieftin, s nu reclame aditivi deficitari i greu de procurat, iar pomparealui s aib loc cu cheltuieli minime.

    Este nerealist s se ncerce prepararea unui fluid care s rspund la toate aceste

    condiii i atribuii. Pentru o anumit situaie concret se alege fluidul cel mai convenabil.

    3.2. Tipuri de fluide :

    Pentru adancimea forata la aceast sond pn la 2720 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 baz sistemul dispersat ap-argil. Constituite din

    materiale ieftine i uor de procurat, ele posed practic toate nsuirile necesare forajului.

    De aceea, sunt cele mai rspndite fluide de circulaie.

    Ele sunt preparate la suprafa din argile bentonitice, uneori activate, cu bune

    proprieti coloidale, dar nglobeaz i particule argiloase sau inerte din rocile traversate.

    Prin urmare, aceste fluide, nu sunt doar dispersate, ci i dispersive.

    Interval forat Gradientul de presiune Tip fluid Densitatea fluidului

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

    0-1025 0,11 Dispersat 1192

    1025-2335 0,13 Inhibitiv 1355

    2335-2720 0,19 Inhibitiv 1610

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    25/78

    25

    4.1. Proprietile fluidelor de foraj:

    Compoziia, calitile sau carenele unui fluid de foraj sunt definite printr-o serie de

    proprieti, unele dintre ele comune tuturor tipurilor de fluide, altele specifice numai

    anumitor categorii. O parte (densitatea, coninutul de gaze, rezistivitatea .a.) se msoar ise nregistreaz la sond i n mod continuu; celelalte sunt msurate numai intermitent, la

    sond orin laborator.

    Proprietatile reologice ale fluidelor de foraj

    Pentru primul interval 23352720 m

    - vascozitatea plastica.

    - tensiunea dinamica de forfecare.

    Pentru intervalul 10252335 m

    - vascozitatea plastica.

    - tensiunea dinamica de forfecare.

    Pentru intervalul 01025 m

    - vascozitatea plastica.

    - tensiunea dinamica de forfecare.

    4.2.Volume de noroi necesare :

    a. Intervalul 0-1025 m :K = 2....3

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    26/78

    26

    b. Intervalul 1025 - 2335 m :

    c. Intervalul 2335 - 2720m :

    4.3.Tratamente si cantitati de maateriale:

    Densitatile componentelor fluidului de foraj

    - Densitatea apei , ;- Densitatea argilei, ;- Densitatea baritei, Pentru cele 3 intervale vom aveava urmatoarele cantitati de maateriale

    Volumele de argila pentru cele trei intervale sunt:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    27/78

    27

    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:

    () ()

    () Dupa cum s-a aratat mai sus in tabel pentru saparea clor trei intervale se va utiliza tei tipuride noroaie pentru primul interval sapat (0 - 1025 m) , intervalul sapat pentru coloana de ancoraj, la

    saparea lui se va folosi un fluid dispersat.

    Pentru celelalte intervle (1025-2355 m ) si (2355 - 2720m) 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, substantehidrofobizante.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    28/78

    28

    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 stabi;itatii 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 intre9,5...11; un coloid organic 10

    carboximetilceluloza; o substanta tensioactiva nenionica pentrureducearea 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+.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    29/78

    29

    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 constructiecare 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.

    - 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 36 m in care se

    introduce un burlan de table din otel cu diametrul de 500700 mm care constituiecoloana 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 1025 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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    30/78

    30

    Coloanele intermediare adancimea de fiaxare a coloanelor intermediare este de

    2335 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 redusaColoanele de exploatare adancimea de introducere este de 2720 m si indeplineste

    urmatoarele functii:

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

    prin intermediul coloanei de extractive;

    - asigura realizarea unor operatii privind imbunatatirea procesului de exploatarefisuri,

    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 safie 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 (2720 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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    31/78

    31

    Preofilul spatial al sondei.Adancimea de tubare a coloanelor , marimea jocurlor

    radiale burlanepretii 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 :

    5.2.Calculul gradientilor de presiune:

    Pentru adancimea 1025 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:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    32/78

    32

    Deci se respecta conditia : ; 0.10 < 0.11

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    33/78

    33

    Gradientul presiunii de fisurare:

    Impus prin tema de proiect se va calcula:

    Deci se respecta conditia : ; 0.15 < 0.16 150

    Dcmm (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 processunic, 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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    34/78

    34

    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:

    Diametrul

    coloanei

    Diametrul mufei

    (imbinarenormala

    si Buttress)

    Diametrul mufei

    (imbinareExtreme

    Line)

    Diametrul sapei

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

    (127)5,563

    (141,3)5,36

    (136,1)6

    6 3/86 6

    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 -6 5/8

    5 -6 5/8

    77 5/8

    8 5/89 5/8

    10 11

    12 14

    1620, mm 7 - 10 1015 15 - 20 20 - 25 2535 3540 40 - 60

    S-a ales Diametrul sapei:

    Diametrul Stas al sapei:

    Ratia de tubare:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    35/78

    35

    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(imbinarenormala

    si Buttress)

    Diametrul mufei(imbinareExtreme

    Line)

    Diametrul sapei

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

    7 5/8(193,7)

    8 (215,9)

    8,01(203,5)

    8 9 5/89 7/8

    10 5/8

    222,3244,5250,8269,9

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

    Alegerea jocului radial:

    Dc , in 4 -6 5/8

    5 -6 5/8

    77 5/8

    8 5/89 5/8

    10 11

    12 14

    1620, mm 7 - 10 1015 15 - 20 20 - 25 2535 3540 40 - 60

    S-a ales

    Diametrul sapei:

    Diametrul Stas al sapei:

    Ratia de tubare:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    36/78

    36

    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(imbinarenormala

    si Buttress)

    Diametrul mufei(imbinareExtreme

    Line)

    Diametrul sapei

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

    11 (298,5)

    12 (323,9)

    --

    14 15

    371,4393,7

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

    Alegerea jocului radial:

    Dc , in 4 -6 5/8

    5 -6 5/8

    77 5/8

    8 5/89 5/8

    10 11

    12 14

    1620, mm 7 - 10 1015 15 - 20 20 - 25 2535 3540 40 - 60

    S-a ales Diametrul sapei:

    Diametrul Stas al sapei:

    Ratia de tubare:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    37/78

    37

    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 un caracter 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

    - 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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    38/78

    38

    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 - adancimea finala a sondei - densitatea fluidului de foraj

    - presiunea suplimentara la finalul cimentarii ;- coloana este formata din burlane de otel J55 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 J55 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 deperete, t

    Diametrulinterior Di

    Masa unitaraq

    Presiuneaadmisibila de

    turtire Padt

    Forta de smulgere

    Fsmax Fads

    mm mm Kg/m bar KN KN

    9,52 279,36 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:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    39/78

    39

    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:

    Deoarece lungimea tronsonului rezultat din calcul depaseste necesarul de 925 m

    tronsonul de burlane cu grosimea peretelui t=9,52, va avea lungimea l1=925 m .

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

    avea component:

    0..925 m l1=925 m t1=9,52 mm J - 55

    925.1025 m l2=100 m t2= 11.05 mm J55

    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 ancoraj

    Presiunea interioara (sonda inchisa si plina cu gaze) :

    - La gura sondei

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    40/78

    40

    - La siul coloanei :

    Graficul variariei presiunii interioare :

    Graficul variatiei presiunii exterioare :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    41/78

    41

    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 fluidsub 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

    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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    42/78

    42

    - 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 Datele burlanelor necesare calculului sunt urmatoarele.

    Otelt q

    mm Kg/m bar bar KN KN

    J - 55 8,33 39,32 286 260 1401 875N - 80 8,33 39,32 415 377,2 2180 1362,5

    N - 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

    KCoeficentul de neidealitate al gazelor

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    43/78

    43

    Presiunea la partea superioara a coloanei.

    Densitatea medie a gazelor

    b) Presiunea la exterioarul coloanei Pe la siul coloanei

    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 J55 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 J55 cu grosimea deperete t=8,33 mm care are presiunea admisibila la spargere .

    Lungimea primului tronson va fi :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    44/78

    44

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

    acest tronson va fi:

    Deoarece lungimea celor 2 tronsoane rezista in mod normal la o adancime mai mare

    decat adancimea de introducere a burlanelor ( 2335 m ) atunci lungimea ultimului tronson

    va fi:

    In consecinta compunearea coloanei va fi: 2335..576 m J55

    576..0 m N805.4.2.1. 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 rezistaLa partea superioara a coloanei t=9,52 mm , otel N80

    Deci si coloana rezista

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    45/78

    45

    5.4.2.2. Presiuni in coloana intermediara

    Variatia presiunii in exteriorul coloanei :

    Variatia presiunii in interiorul coloanei

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    46/78

    46

    5.4.3. Calculul de rezistenta al coloanei de exploatare

    Coloana de exploatare trebuie sa prezinte siguranta pe o perioada lunga de timp eafiind 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 J55 si N88 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 q

    mm Kg/m bar bar KN KN

    J556,43 19,96 286 260 752 470

    7,52 22,34 383 348 921 575

    N - 80 7,52 22,34 500 454 1382 863Presiunile 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 ; - la partea inferioara a coloanei

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    47/78

    47

    Din compunerea coloanei vor face parte burlanele:

    - la partea superioara cu presiunea admisibila de turtire cea mai mica Otel J55,

    t=6,43 mm si

    =260 bar.

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

    N80 , 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 J55 , t2=7,52 mm si

    Lungimea celui de al trei-lea tronson, format din burlane din otel N80 , t3=7,52 mmsi

    557,17=2874,48 mDeoarece se depaseste necesarul de burlane atunci ultimul tronson va fi:

    In concluzie profilul coloanei de exploatare supusa solicitarii de presiune exterioara

    va fi urmatorul:

    0..1646,18 m J55 1646,18..2203,31 m J55

    2203,31..2720 m N80

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    48/78

    48

    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 dela 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 N80, t1=7,52 mm si KN t2=7,52 si

    , unde

    unde

    Deci si coloana rezistaLa partea superioara celui de-al doilea tronson din otel N80, t2=7,52 mm

    si KN si t3=6,43 mm si , unde

    186,76 KNDeci

    si coloana rezista

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    49/78

    49

    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

    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 intimpul 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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    50/78

    50

    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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    51/78

    51

    5.5. Cimentarea coloanelor de tubare

    Prin operatia de cimentare la sonda se realizeaza plasarea intr-o anumita zona a unuiamestec 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 formatacreaza 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 sadepaseasca 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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    52/78

    52

    - 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) pompatinaintea 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 Picare 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 ;

    - 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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    53/78

    53

    0.......925 m t1=9,52 mm l1=925 m

    925...1025 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 inzona de cantact , k2=1,0 ;

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

    1) Inaltimea de cimentare

    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:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    54/78

    54

    Pentru cimentare se va folosi pasta de ciment cu . Aceasta pastase 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. Seconsidera densitatea cenusei de termocentrala .

    2.2. Caracteristicile reologice

    Se apreciaza in raport cu caracteristicile fluidului de foraj :

    - Vascozitatea plastica :

    - 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:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    55/78

    55

    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 3de pasta

    pentru apa cu

    Cantitatea de apa pentru un m 3de pasta

    Factorul masic apa-solide

    Cantitatile separate de materiale solide pentru 1 m 3pasta:

    - ciment - - cenusa -

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    56/78

    56

    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 :

    Presiunea torita diferentei de densitate a fluidelor:

    ( ) Deci presiunea maxima va fi

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    57/78

    57

    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 :

    2335..576 m J55 576..0 m N80

    - 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 - 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 ;

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    58/78

    58

    1) Inaltimea de cimentare:

    Se stabilesc doua inaltimi de cimentare : o inaltime din punc de vedere geologic Hcgsio inaltime de cimentare din punct de vedere tehnic Hctse va lua in considerare cea mai maredintre ele .

    Pentru cazul de fata inaltimea Hcgsatisface conditia izolarii complete a zonei de subbaza coloanei de ancoraj; pasta de ciment urmeaza sa se ridice in interiorul coloaneiprecedente 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 axialeproduse de cresterea presiunii in interiorul si reducerea temperaturii .

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

    unde qmeste masa medie pe unitatea de lungime a burlanelor coloanei

    tm- grosimea medie a peretelui burlanelor:

    - Dimdiametrul interior mediu al burlanelor :

    Fpi- forta suplimentara produsa prin cresterea peresiunii interioare :

    coeficentul lui Poisson, pentru otel

    Abm - aria sectiunii transversale a burlanelor

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    59/78

    59

    - E- modulul de elasticitate al otelului ,

    Atunci adancimea tehnica de cimentare va fi :

    Deoarece Hcg

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    60/78

    60

    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;

    - 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 3de pasta sunt :

    In aceste conditii se foloseste un factor apa-ciment:

    Cantitatile totale de materiale necesare :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    61/78

    61

    - ciment :

    - apa :

    5) Echipamente necesare prepararii si pomparii pastei de ciment

    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 datade coloanele de fluid .

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

    - volumul de pasta :

    - volumul interior al coloanei :

    Deoarece Vp

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    62/78

    62

    Inaltimea ocupata de fluidul de foraj in acest moment este :

    Presiunea de cimentare este :

    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 :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    63/78

    63

    [ ( ) ] ( )

    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.

    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 realizeazaregimul turbulent pe intreg intervalul de inaltime de cimentare a coloanei de exploatare.

    -80

    -60

    -40

    -20

    0

    20

    40

    60

    80

    0 50 100 150

    Variatia presiunii de cimentare

    Variatia presiunii decimentare

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    64/78

    64

    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 seridica in interiorul coloanei pe o inaltime de 200 m;

    - compunerea coloanei de exploatare rezultata din calculul de rezistenta:

    - densitatea cimentului praf : - grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei de exploatare

    - diametrul interior mediu al coloanei de exploatare :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    65/78

    65

    - 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

    Se adopta pasta de ciment cu

    b) Caracteristicile reologice ale pastei de ciment :

    - vascozitatea plastica :

    - tensiunea dinamica de forfecare:

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    66/78

    66

    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 3de pasta se folosesc:

    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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    67/78

    67

    Numarul de agregate de cimentare :

    f) Debitele de fluide utilizate la cimentare

    f1 Debitul 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:

    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 Qpsi Qn

    g1 Volumul pompat cu debitul Qp

    Se pompeaza cu debitul Qppana cand pasta a ajuns la baza coloanei urmeaza satreaca 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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    68/78

    68

    Deoarece volumul de pasta , este mai mic decat volumul interior alcoloanei rezulta ca dupa pasta de ciment se pompeaza cu debitul unvolum de fluid de refulare :

    h Vitezele de curgere ale fluidelor prin sonda

    h1 Vitezele la pomparea cu debitul - in interiorul coloanei

    - 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 intabel . 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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    69/78

    69

    Se cunosc

    .Se calculeaza numarul Reinolds pentru stabilirea regimului de gurgere :

    Conform figurii 1 (curgerea prin conducte) pentru Re i=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 sedetermina valorile caderilor de presiune la circulatia fluidelor in sonda. Se precizeaza ca

    se

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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    70/78

    70

    Faza cimentarii Coborare pasta in coloana Ridicare pasta in spatiu inelar

    Volumul pompat Interior coloana

    Pasta in spatiu inelar Debit de pompare 8,77 20,08Zona de curgere

    Interiorcoloana

    Spatiu inelar Interior coloana Spatiu inelar

    Aria de curgere Viteza 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 - 1342Pasta deciment

    - 4649 1799 10687 4136 - 25,46 16,62 5,56 7,23 - 0,065 0,125 0,025 0.03 415 - 843 - - 941,78 - 1194Caderi de

    presiune inmanifold

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

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

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    71/78

    71

    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 :

    - presiunea la agregate :

    Deci a (0 ; 41,61 ).

    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 :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    72/78

    72

    - la interiorul coloanei :

    = 452,84 bar

    Deci:

    - presiunea de circulatie in sonda

    - presiunea la agregate

    Deci b (7,9 ; 17,69 ).

    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 (27,2 ; 17,69 ).

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    73/78

    73

    Momentul d

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

    pentru pasta :

    - debitul de pompare - 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 (27,2 ; 36,5 ).

    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 :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    74/78

    74

    - la interiorul coloanei :

    Deci

    - presiunea de circulatie in sonda

    - presiunea la agregate :

    Deci : e (35,7; 76,24)

    In figura urmatoareeste reprezentatgraficul de variatie al presiunii la agregate

    functie de volumul de fluide pompat in sonda :

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    75/78

    75

    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:

    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 spatiulinelar, in care debitul de pompare este . Pomparea cu debitul se face pana inmomentul " c " . Deci volumul pompat este volumul interior al coloanei , .Pomparea debitului se face din momentul " d " pana in momentul " e " . Deci volumulpompat 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.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    76/78

    76

    CAPITOLUL VI - Echipamentul de foraj

    6.1. Alegerea garniturii de foraj :

    Interv

    al

    forat

    Diame

    trul

    sapei

    Densita

    tea

    noroiul

    ui

    Prjini de foraj Prjini grele Greutate

    Diam

    etrul

    Lung

    ime

    Masa

    unitar

    Diame

    trul

    Lung

    ime

    Masa

    unitar

    n

    aer

    n

    nor

    oi

    m in Kg/m3 in m Kg/m in m Kg/m kN kN

    0-

    102515 1/2 1192 5 972 29,02 11 53 444,5 495 419

    1025-

    23359 5/8 1355 4 1/2 2199 24,70 7 1/4 136 177,6 769 636

    2335-

    27206 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 de163,4 bar se va monta o flansa cu mufa tip UMC-C care va rezista la o presiune de lucru de210 bar cu o dimensiune nominala de 11 3/4in care se insurubeaza in coloana de ancoraj.

    Dimensiunile penelor ce se monteaza in flansa vor fi 7-7 5/8- 85/8- 95/8-103/4 in.

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    77/78

    77

    Figura 1

  • 5/23/2018 forajul sondelor

    78/78

    78

    Figura 2