proiect forajul sondelor
DESCRIPTION
Proiect forajul sondelorTRANSCRIPT
UNIVERSITATEA PETROL SI GAZE PLOIESTI FACULTATEA
DE INGINERIE DE PETROL SI GAZE
PROIECT LA FORAJUL SONDELOR
Protesor coordonator:
Cont. dr. ing.$erban NICOLESCU Student: Dinu Alexandru
Anul: 4
Grupa: 3
FORAJUL SONDELOR
PLOIESTI 2012
CUPRINS
--',""
Cap_ 1
Cap. 2
2.1
2.2
2.3
Cap. 3
3.1
3.2
3.3
Cap. 4
4.1
4.2
4.3
4.4
Cap.S.
5.1
5.2
5.3
Cap.6
6.1
6.2
6.3
6.4
Cap.?
Notiuni introductive.................................................................................. 2
Stabilirea diametrelor coloanelor de tubare 5i ale sapelor de foraj................ 3
Coloana de exploatare. 5
Coloana lntermediars _......................... 5
Coloana de ancoraj.................................................................................. 6
Garnitura de foraj. 7
Alegerea prajinilor de foraj $i a prajiniJor grele... 7
Calculul de rezistenta al garniturii de foraj corespunzatoare intervalului forat
pentru coloana de exploatare..................... 9
Exploatare garniturii de foraj............................................................................ 15
Fluide de foraj......................................................................................... 19
Tipuri de fluide de foraj............................................................................ 19
Proprietatile fizice ale fluidelor de foraj...................................................... 20
Calculul volumelor de fluid de foraj............................ 22
Cantitattle de materiale utilizate pentru prepararea fluidelor de foraj............ 24
Tubarea sondei........................................................................................ 26
Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare...................... 26
Echiparea coloanelor de tubare............................... 37
Executarea operatiel de tubare ,. 40
Cimentarea sondei . 45
Calculul clrnentarii coloanelor de tubare......................... 45
Metoda de cimentare , ,........................ 77
Echipamentul de cimentare................................................ 79
Desfasurarea operatiei de cimentare.......................................................... 82
Alegerea echipamentului de 5uprafat~L...................... 90
Bibliografie.............................................................................................. 94
Dinu Alexandru
TEMA PROIECTULUI
Stabilirea programului de constructle al unei sonde
date:
Sa se stabileasca programul de constructie at unei sonde dacs se cunosc urmatoarele
• Adandrnea de introducere a coloanei de ancoraj: Ha= 750 m;
• Adancimea de introducere a cotoanei intermediare: Hi= 1950 m;
• Adandrnea de introducere a coloanei de exploatare: Hex= 2500 m;
• Densitatea fluidului de foraj corespunzator coloanei de ancoraj: Pna= 1170 kg/m3;
• Densitatea fluidului de foraj corespunzator coloanei intermediare: Pni= 1300 kq/rrr':
• Densitatea ftuidului de foraj corespunzator coloanei de exploatare: Pne= 1500 kg/m3;
• Apasarea de sapa: Gs= 135 kN;
• Turatia: n= 90 rot/min;
• Coeficientul de siguranta utilizat fa afegerea materialului garniturii de foraj: (s= 1.5;
• Presiunea de Jaincarcator: PI= 120 bar;
2
Capitolull
No~iuniintroductive
· :~
In esenta, arhitectura unei sonde reprezmta programul de construcne pentru
realizarea sondei respective.
Elementele componente ale arhitecturii unei sonde sunt:
numarul coloanelor de tubare si adancirnile de introducere;
tipurile coloanelor: intregi, pierdute (Iainere), pierdute ~i Intregite, de acelasi
diametru pe toata lungimea sau telescopate;
- diametrele coloanelor si ale sapelor de foraj;
- components garniturilor de foraj;
- componenta coloanelor: tipuri de burlane, materiale ~i grosimi de perete pentru
burlanele fiecarel coloane;
intervalele si metodele de cimentare, inclusiv calculele referitoare la efectuarea
omentaritor:
- fluidele de foraj: tipuri si caracteristici fizice;
Constructia proiectata determina, de regula, echipamentul ~i sculele cu care se va executa
sonda: instalatla de foraj, diametrul ~i alcatulrea garniturilor de foraj folosite pe diverse intervale,
tipul ~i diametrul motoarelor de foraj submersibile - cand se utilizeaza-, echipamentele de
investigare geologica ~i qeoflzica, de perforare ~i de probare. Schema de constructle deterrnma,
indirect, tipul ~i proprletatile fluidelor folosite, uneori ~i tehnologia
de foraj aplicata,
Dificultatile ~i accidentele din timpul forajului pot fi adesea limitate sau chiar evitate prin
alegerea corespunzatoare a naturii ~i a proprtetanlor fluidelor de foraj, printr-o tehnologie
adecvata ori cu ajutorul unor metode specifice de prevenire sau de combatere a dificultatilor
respective. Uneori insa conditiile sunt atat de potrivnice incat continuarea forajului cu cheltuieli
materiale, energetice ~i de timp acceptabile nu este posiblla. In asemenea situatlt, peretii gaurii
in zona care provoaca ori poate crea ulterior probleme trebuie consottdatl ~i izolati cu 0 coloana
de burlane cirnentata in spate.
In stabilirea arhitecturii unei sonde se consldera datele obtinute de la forajul unor
sonde reper, cu conditii asemanatoare legate de factor; specifici: geologici, tehnici,
tehnologici, etc.
Capitolul2
Stabilirea diametrelor coloanelor de tubare si ale sapelor de foraj
Programul de tubare al sondei impus prin datele de proiect cuprinde 3 coloane cu
urrnatoarele adanornt de fixare:
coloana de ancoraj : 0 - 750m;
- coloana lntermedlara: 0 - 1950m ;
- coloana de exploatare: 0 - 2500m;
Calculul diametrelor coloanelor ~i a sapelor se face conform programului de
constructie al sondei stabilit. Se impune 0 cotoana de exploatare de 5 in.
10 3(4 in
750m
7 Ys in1950m
5 in2500m
Fig. 1 Programul de constructle al sondei
Mai departe, diametrele celorlalte coloane si ale sapelor aferente se stabilesc, intr-un
proces unic, prin utilizarea metodei .de jos In sus",
Intre peretii sondei si cei ai coloanelor de burlane, trebuie sa existe un joc radial jrr
respectiv 0 ratie de tubare R, suficient de mari pentru introducerea fara dificultati a coloanei ~i
pentru 0 cimentare efldenta a spatiulul inelar. (fig. 2)
Daca se considera ca diametrul sonde; este egal cu diametrul sapel de foraj, jocul
radial dintre peretele sondei ~i coloana este exprimat prin relatia:
Oinu Alexandru
2
-~
in care:
Os- diametrul sapei;
Om- diametrul coloanei la exteriorul mufelor de Imbinare ale burlanelor;
Functie de diametrul mufei ~i de jocul radial, diametrul sapei corespunzatoare este:n, = Om + 2· jr
Oiametrul sapei pentru 0 coloana mai poate fi determinat ~i prin intermediul asa numitei
ratii de tubare sau ratii a spatiulut inelar, R. Aceasta ratie este expnmata prin
relatia:
jr n, - OmR=-=n.,.......;_--
n,
o coloana de tubare sub baza carela se continua forajul trebuie sa permita trecerea sapei
corespunzatoare coloanei urmatoare. Oiametrul interior minim al coloanei prin care trece sapa se
determlna cu relatia:
In care a este jocul radial dintre sapa ~i coloana.
in mod normal a=Z ..S mm; valorile mai mari corespund diametrelor mai mare ale sapelor.
Cunoscand diametrul interior, diametrul exterior se poate determina cu relatla:
0= OJ + 2· t
in care t reprezinta grosimea peretului burlanelor.
~~IDIDjI,t..; f- I _, ~I
a-' Eo- . -';lD.
I
Fig. 2 Stabilirea diametrelor sapelor ~i coloanelor
J
2.1 Coloana de exploatareDinu Alexandru
Pentru eoloana de exploatare se cunoaste diametrul exterior al coloanei:
De = 5 in = 127 mm;
Din SR EN ISO 11961:2009 corespunzator lui De se adopta diametrul mufei, normala, Buttress:
Dme= 141.3 mm;
Se adopta un joe radial: jr= 14 mm;
Diametrul sapei corespunzator aeestui joe radial:
Dse = Ome + 2· jre = 141.3 + 2 ·14 = 169.3 mm => IDse = 63/4in = 171.5 mmlSTAS
Se recatculeaza jocul radial:
. Dse-Dme = 171.5-
141.3 =. 15 1
rnrn:
Ratia de tubare:
rec 2 2 '
Dse - Ornea, = 2. Dse
171.5 - 141.32.171.5 = 0,088 E [0,05 ... 0,1]
2.2 Coloana mtermediara
La sapa eu diametrul Dse=171.5 mm ~i un joe radial a=Z mm eorespunde un diametru
interior de coloana lnterrnedlara:
Dii = Dse + 2· a = 171.5 + 2·2 = 175.5 mm => IDu = 177 mm ISTAS
Conform STAS, diametrul exterior al coloanei intermediare:
D, = 75/8 in = 193.7 mm
Diametrul mufei:
0mi = 81/2 in = 215.9 mm
Pentru un joe radial jr= 16 mm eorespunde 0 sapa eu diametrul :
OS! = Dmi + 2· jrj = 215.9 + 2·16 = 247.9 mm => IDsi == 95/8 in = 244.5 mml STAS
Se recalculeaza joeul radial:
. Ds[-Dmi 244.5-215.9 14 3
Ratia de tubare:
J rec 2 =
2
=. mm
R· = DSj-Dmi = 244.5-215.9 = 0058 E [005 ... 01]I 2.Dsi 2.244.5 ' } ,
6
in mm in mm mm
2.3 Coloana de ancorajOinu Alexandru
. ;.
;i..
La sapa cu diametrul 05i=244.5 mm si jocul radial a=Z mm corespunde un diametru interior
pentru coloana de ancoraj:
Dia = Dsi + 2· a = 244.5 + 2·2 = 248.5 mm ~ !Dia ;:::::250.1 mm ISTAS
Conform STASI diametrul exterior al coloanei de ancoraj:
Da;::::: 10 3/4 in = 273 mm
Oiametrul mufei:
Dma;::::: 113/4 in = 298.5 mm
Pentru un joe radial jr=25 mm eorespunde 0 sapa cu diametrul :Dsa = Dma + 2 . jr ;:::::298.5 + 2 . 25 = 348.5 mm ~
IDsa ;:::::13518 in = 346.1 mmlSTAS
Se recalculeaza jocul radial:
. Dsa-Dma 346.1-298.5 238] rec 2 = 2 =. mm
Ratia de tubare:
Dsa - Dma 346.1 - 298.5Ra;::::: 2. D ;::::: 2.346.1 ;:::0::,0687 E [0,05 ... 0,1]
sa
Oatele privitoare la coloanele ~i sapele din programul de tubare sunt prezentate in
tabelul urmator:
m
Aneoraj 10 3/4 273 13 5/8 346.1 23.8 0.0687 0-750
Intermediara 7 5/8 193.7 95/8 244.5 14.3 0.058o - 1950
Exploatare 5 127 63/4 171.5 15.1 0.088 0-2500
Dinu Alexandru
1170
Capitolul3
Garnitura de foraj
3.1 Alegerea prajinilor de foraj ~i a prajinilor grele
Coloana de ancoraj
Date de calcul:
- adanomea de fixare a coloanei: Ha= 750 m;
- diametrul coloanei: Da= 10 % in;
- diametrul sapei: Dsa=13 5/8 in= 346.1 mm;
- apasarea pe sapa ( din datele de protect): Gs= 135 kN;
Prajinile grele se aleg in functie de diametrul sapei, Pentru cazul de fata se vor alege prajini
grele cu diametrul: D9= 9 1/2 in= 241.3 mm.
Diametrul interior corespunzator: dg= 76.2 mm;
Lungimea necesara de prajini grele va fi:
Gs 135· 103
19a = (P ) = ( = 66.71 == 67 m0.75· q . 9 1 - _L 0.75 ,323.2·9.81· 1 --9 Po 7850
Numarul de prajini grele: 67:9.15 = 7.32 (rotunjit la 7 prajini).
Prajinile de foraj
Tinandu-se seama de diametrul sonde I se vor alege prajini cu diametrul Dp= 5 1/2 in
(139.7 mm), dp= 121.36 rnm, masa unitara qp=35.37 kg/m.
Lungimea necesara:
Ipa= Ha - Iga= 750 - 67= 683 m;
Coloana intemediara
Date necesare calculului:
- adancimea de introducere: Hi= 1950 m;
- diametrul coloanei: Dj:::: 7 5/8 in;
- diametrul sapei: Dsi= 9 5/8 in:::: 244.475 mm;
Prajinile grele se aleg in functie de dlametru\ sapei. Pentru cazul de fata se vor alege prajini
grele cu diametrul: Dg=8 in:::: 203.2 mm.
Diametrul interior corespunzator: dg= 71.4 mm;
s
Dinu AlexandruLungimea necesara de prajini grele va fi:
G 135.103
19i = (P ) ::;:: ( 1300) == 98.56 ::: 99 m0.75· q . 9 1 - _L 0.75·223.1·9.81· 1 --9 Po 7850
Nurnarul de prajlnl grele: 99:9.15 = 10.81 (rotunjit la 11 prajini).
Prajinile de foraj
Tlnandu-se seama de diametrul sondei se vor alege prajini cu diametrul Dp= 5 in
(127 mm), dp= 108.62 mm, masa unitara qp=31.09 kg/m.
Lungimea necesara:
IPi= Hi - Igi= 1950 - 99=1851 m;
Coloana de exploatare
Date necesare calculului:
- adancimea de introducere: Hex= 2500 m;
- diametrul coloanei: Dex=5 in;
- diametrul sapel: Dsex=6 % in= 171.45 mm;
Prajinile grele se aleg in functie de diametrul sapei. Pentru cazul de fata se vor alege prajini
grele cu diametrul: Dg=5 in= 127 mm.
Diametrul interior corespunzator: dg= 57.2 mm;
Lungimea necesara de prajini grele va fi:
Gs 135. 103
igex = (Pi) = ( 1500) ::;::286 m0.75· qg . 9 1 - Po 0.75·79.3 . 9.81' 1 - 7850
Nurnaru! de prajini grele: 286:9.15 = 31.25 (rotunjit la 31 prajini).
Prajinile de foraj
Tinandu-se seama de diametrul sonde I se vor alege prajini cu diametrul Dp= 4 1/2 in
(114.3 mm), dp= 100.54 mm, masa unitara qp=22.22 kg/m.
Lungimea necesara:
lrex= Hex- Igex= 2500 - 286=2214 m;
Dinu Alexandru
'"4
3.2Calculul de rezlstenta al garniturii de foraj corespunzatoare intervalului forat pentru
coJoana de exploatare
A. in timpul forajului
Intinderea §i compresiunea
Se datoreaza greutatii proprii a garniturii de foraj, existentel fluidului de foraj in gaura
de sonda, fortelor de frecare §i de inertle §i circulatiei fluidului de foraj.
Efortul unitar In sectlunea de la suprafata ( 1-1) are expresia:
Gp + Gg - FP1 + FP2 + Fp3 - Gs(11-1 = A
p
In care:
Gp - greutatea proprie a prajinilor de foraj scufundate in fluiduJ de foraj:
Gp=qp'g'lp'(l - Pf) =3.9.105 N;Po
Gg - greutatea proprie a pd:ljinilor grele scufundate in fluidul de foraj:
Gg=qg'g'lg'(l - Pf)= 1.8.105 N;Po
Fpl! Fp2f Fp3 - fortele de presiune:
FP1 = Pn . g . (lg + lp) . Ag = 3.678· l05N
FP2 = Pn . Ip . (Ag - Ap) = 2.502 . 105N
'IT 2 4Fp3 = Pi dp=9.522· 10 N
Ag, Ap - aria transversals a prajinilor qrele, respectiv a prajinilor de foraj;
Ag=~' (D~ - dD = 10· 10-3m2
Ap=~ . (D~ - d~) = 2.32 . lO-3m2
Schema de calcul este prezentata in Figura urmatoare:
Dinu Alexandru
2
Prin urmare efortul unitar O'z In sectiunea de la suprafata va fi egal cu:
G +G -F +F +F -G N N0'1-1 = P g pl A p2 p3 s:= 1.779.108-
p 2m
= 17.79.107m
Efortul unitar in sectiunea de trecere prajini de foraj - prajinl grele ( sectiunea 2 -2 )
va avea urmatoarea expresie:
Gg - FPl + FP2 - Gs 7 N0'2-2 = A· = -3.129· 10 -2
P m
. ::. Efortuf unitar in sectiunea lnferioara a garniturii ( la baza prejinllor grele, in sectiunea
3-3) are expresia:
-Gs - Fpl 7 N0'3-3 = A = -5.03· 10 -2
g m
Se observe ca efortul maxim este efortul de Intindere din sectiunea 1 - 1 ( secnunea de la
supratata):
Solicitarea garniturii de foraj la torsiune
Garnitura de foraj este sollcitata fa torsiune in procesul de foraj sau de carotaj mecanic, fa
frezarea dopurilo de ciment sau a diverselor scule nerecuperabile rarnase in sonda, c€md se
incearca degajarea unei garnituri prinse prin rasucire, in cursul unor lnstrurnentatn .
r
~II
Dinu Alexandru
d:
=M
Efortul tangential In sectiunea 3 - 3 ( la sapa) este egal cu:
Msl3-3 = W = 2.625· 106 N 1m2
pg
in care:
Ms - momentul de torsiune la sapa: Ms=Msp"Gs= 1.012.103 Nrn:
Wpg - modulul de rezistenta polar al sectiunll inelare a prajinilor grele:
w = ~. (D~ - = 3856. 10-4pg 16 Dg -
Efortul tangential in sectlunea 2 - 2 ( la trecerea de la prsjinile grele la prajinile de foraj)
are expresia:
2-2
l2-2pg
Momentul de torsiune in sectiunea 2 -2 se calculeaza cu relatla:
M2-2 = M, + Mrg
In care: Mrg- momentu/ necesar rotirii prajinilor grele:
Prg - 103Mrg = 2 = 541.4N·m
-n'n
Prg- puterea necesara rotirii garniturii de prajini grele:
Prg = C • D~ . nl,7 . Yo . 10-3 • L = 35· 10-5 ·0.1272 . 2500 ·901.7 . 1.5 = 5.1 KW
c - coeficient care tinea seama de inclinarea sondei: c= (18.8 ...52.2).10-5;
Prin urmare momentulin secnunea 2 - 2:
Efortul tangential:
M2-Z = M, + Mrg = 1012 + 541.4 = 1553.4 N . m
M2-2 1553.4 7 2l2-Z = Wpg = 3.856. 10-4 = 0.402· 10 N [m.
Efortul tanqential la suprafata ( In sectiunea 1 - 1) are expresia:
Mmll-l = W
pp
In care: Mm- momentul de torsiune la masa rotative: Mm=
Ms+Mrg+Mrp= 1012+3362.7:::: 4375.2 Nrn:
PI' .103Mrp + Mrg = M, = 2 = 3362.7 N . m·n·T{
P, = c . (D~ , Ig + D~ . Ip) . n1,7 . Pn . 10-3
Dinu Alexandru= 35 . 10-5 • (0.1272 ·286 + 0.11432 • 2214) .901.7 ,1.5 = 31.692 KW
rr
Wpp - modulul de rezlstenta polar al sectiunii inelare a prajinilor de foraj:
Wpp = ;:. C;;' d;) = 1.1767· 1O-4m' Efortul
tanqetial maxim:
lmax = l1-1 = Mm = 3.718· 107 N 1m2Wpp
Solicitarea garniturii de foraj la tncoiovere
Garnitura de foraj este sotidtata la incovoierea atunci cand sonda este curbata, cand lsi
pierde forma rectilinie de echilibru stabil ori atunci cand este supusa fa vibratii transversale.
Efortuf de Incovoiere se calculeaza cu urmatoarea relatie:
f n2 . E· Dpat = 2. F s
in care:
E- modulul de elasticitate longitudinal al materialului:
E = 2.1 . 1011 Nj mm 2
f - sageata:
Ds - Dpf = 2 = 0.0286
15 - lungimea semiundei:
Is = rr 4~ = 16.248
~~~
1- mometul de lnertie axial:
W ·DI = PP2 p = 6.725· 10-6m4
w -viteza unghiulara:
W = 30 = 9.424radjs
In final, efortul de incovoiere va avea valoarea:
f' n2 . E . Dai = 2 . l~ p = 1.283 . 107 N jm2
e
p
Solicitarea garniturii de foraj la presiune interioara Si exterioara
De-a lungul unei garnituri de foraj,presiunile din exteriorul si interiorul aeesteia sunt,cel
mai adesea ,neuniforme si inegale. Din punct de vedere practic.intereseaza rna; ales sltuattile in
care diferenta dintre cele doua presiuni este semnificativa.
Presiunea exterioara este egala cu presiunea interioara §i cu cea la incarcator:
Pe = Pi = Pine = 120 bar = 1.2· 107 N 1m2
Efortul unitar tangential in sectiunea 1 -1 ( la suprafata):
rj2 . Pi - r2 . Pe 7 2O"tl-1 = 2 2 = -1.2 ·10 Nlm
re - fj
in care:
rj - raza interloara a prajinilor de foraj:
drj = 2" = 0.05027 m
re - raza exterioara a prajinilor de foraj:
r, = Dp = 0 05715 m2 '
Efortul unitar radial ,In acest caz, este egal cu efortul unitar tangential:
O"rl-l=O"tl-1 = -1.2.107
Nlm2
in sectlunea prajintlor grele ( sectiunea 2 - 2) efortul tangential are expresia:
in care: rj - raza lnterioara a prajinior grele:d grj = 2 = 0,0286 m
r, - raza exterioara a prajinilor grele:Dg
r, = '2 = 0,0635 m
$i In aceasta sectiune efortul unitar radial este egal cu eel tangential:
O"r2-2=O"U-l = -1.2· 107 N 1m2
In continuare, se va calcula efortul unitar echivalent in timpul procesului de foraj, in
vederea alegerii materialului din care va fi realizata garnitura de foraj. Mai intai se vor calcula
tensiunile principale astfel:
m
m
aax + at (a - a )(a - a)a2 =
2 + ax t
4
ax t + 2T1-1 _ 1973 . 108 Nj- .
In care: aax = (Jz + (J! = (17.79 + 1.283) . 108 = 1.907· 107 N 1m2
(0" - a )(0" - a)ax t 4 ax t + 2 _ -18603. 107 Nj'[1-1 -.
Efortul unitar echivalent are valoarea:
B. in timpul extragerii tara circulatie
Solicitarea garniturii de foraj la intindere Si compre5iune
Se calculeaza efortul unitar In sectlunea de la suprafata ( sectiunea 1 - 1) astfel:
(c, + Gg) . (s + ~+ 1 - £i)0"1-1 = g Po = 2.45 . 108 Nj 2
Ap m
in care: 5 - coeficientul de frecare, 5=0.15;
a - acceleratia la extragerea garniturii de foraj, a=0.4 m/s; Gp -
greutatea prajiniJor de foraj, Gp=3.9·105 N;
Gg - greutatea prajinilor grele, Gg= 1.8.105 N;
Schema de calcul este urmatoarea:
- 0' ) (0' -ax t ax
0' )t = -3.678. 107 Nj 2
4 ill
R~2
Solicitarea garniturii de foraj la presiune interioara §i exterioara
In acest caz efortul radial este egal cu efortul tangential:
O'r = O't = -P n • g. H = -1500·9.81·2500 = -3.678.107 Pa
In continuare, se va calcula efortul unitar echivalent in timpul procesului de extragere fara drculatle,
in vederea alegerii materialului din care va fi realizata garnitura de foraj.
Mai intai se vor calcula tensiunile principale astfel:
0'1 = 0'1' = -3.678· 107
Pa
O'z = 0'1-1 = 2.45 . 108 Nj m2
O'ax + O't (0' - 0' ) (0' - 0' )80'2 =
2 + ax t
4
ax t = 24558. 10.
Nj 2m
(0'
Efortul unitar echivalent in timpul extragerii fara drculatie are valoarea:
Se observe ca efortul unitar este maxim in cazul extragerii fara circulatie. Cu valoarea lui se continua
calculul.
Pentru alegerea materialul din care va fi contectionata garnitura de foraj, se impune un coeficient
de siguranta cs= 1.5 ~i se calculeaza limita minima de curgere:
Cs = --' => RpO,2 = 1,5·2.65897· 108 = 3.988' 108 j 2 = 398.8 N /mm2~~ m· ..
Din STAS se alege valoarea cea mai apropiata de cea calculate. Astfel se opteaza pentru un otel
cu clasa de rezlstenta E-7S, cu limite minima de curgere:
RpO,2 = 517 N /mm2
3.3 Exploatare garniturii de foraj
Clase de utilizare
In functie de gradul se uzura, amploarea coroziunii, marfrnea ~i numarul defectelor ~i de oboseala
acumulata, prajinile sunt trecute in categorii inferioare de utilizare ~i se
folosesc in conditlt de solicitare mai putln severe.
16 .
"
Potrivit normelor API, prajinile de foraj se clasiftca astfel:
prajini nol, cu dimensiunile nominale;
prajini premium ( clasa 1 );
prajini clasa a 2-a;
prajini clasa a 3-a;
In Romania, prajinile sunt incadrate In cinci clase: norntnala, I, II, III ~i IV. Fata de normele
API, s-a introdus drept criteriu suplimentar ~i aria sectiunii transversale. Umitele grosimii
peretului sunt: (1 - 7/8)t;, (7/8 - 4/5)t;, (4/5 - 2/3)t; ~i (2/3 - V2)to, pentru primele 4 calse, cu
to - grosimea nominala a peretului.
Criterii similare de clasificare se utillzeaza ~i pentru racordurile prajinilor. Normele API folosesc
drept criterii diametrul exterior masurat la cca. 25 mm de la umeri ~i,daca uzura este excentrlca,
grosimea minima a umerilor mufei. Evident, momentele de stranqere recomandate se mrcsoreaza cu
gradul de uzura a racordurilor.
Controlul §i reconditionarea materialului tubular
Metode de control
LInspectu vizuale. Ele se vor efectua In timpul introducerii sau extragerii din sonda, pe
rampa sau in baza, 5e controleaza:
- suprafata extertoara a prajinilor, cand este posibil si cea interloara, pe care se pot detecta:
cretaturi, fisuri, lovituri, turtiri, gartuiri, strapunqeri, uzura, urme periculoase de eroziune ~i de
coroziune;
- imbinarite filetate care pot f neetanse, uzate, gripate, erodate, lovite, fisurate;
- rectilinitatea prajinllor:
2. Controlul dimensional. Diametrul exterior al prajinilor ~i al racordurilor se masoara cu
sublere, pe diverse directil: de obicei insa se utilizeaza sabloane In trepte ori cu comparator:
acestea permit sa se incadreze prajinile direct In clasa de uzura corespunzatoare. Daca racordurile
sunt uzate excentric se mascara ~i latimea minima a umerilor mufei.
Alungirile remanente, cauzate de tractiuni peste limita de curgere, se pun in
evidenta, masurand lungimea totala a prajinilor. Valorile maxime admise sunt: 1.7% - otel clasa E,
1.6% - otel X - 95, 1.4% - G-105 §i 1.2% - 5-135.
Dinu Alexandru
17
3. Controlul proprletatllor fizico-mecanice. Orientativ, rezlstenta unui otel se
apreclaza masurand duritatea Brinell. Pentru materialul tubular se utillzeaza, de obicei, bile de 10 mm si
sarcini de 3000 daN.
4. Verificarea fa presiune lnterioara $i la tractlune.
S. Metode nedistructive ( defectoscopice).
$tantarea prajinilor
In Romania, prajirule de foraj sunt stantate in zonefe inqrosate, cat mai aproape de racorduri, fa
ambefe capete. Marcajul este format dintr-un grup de litere $i cifre care sernniflca:
- anul intrarii in exploatare;
- baza tubulara ce are prajina in patrimoniu;
numarul de ordine al prajinii;
- grosimea peretului, slmbohzata printr-o litera mica;
- otelut din care este fabricate prajlna;
Transportul, depozitarea ~i manevrarea prajinilor
in timpul transportului §i al depozitarii, la descarcare sau incarcare, la ridicarea §i scoaterea lor
din turla, prajinili ~i celelalte accesorii ale garniturii de foraj trebuie sa fie echipate la ambele capete
cu protectoare de filet bine stranse,
Prajinile se transports in autocamioane cu peridoc. Ele se aseaza pe suportt de lemn
cu mufa in aceasi parte, spre cabtna.
Prajina de antrenare se transports intr-un burlan de protectie, fixate cu pene de lemn, pentru
a preveni incovoierea ei sub propria greutate.
Pe poduJ sondei, prajinile sunt trase cu un troliu pneumatic. Protectorul cepului se desurubeaza
numai dupa suspendarea prajinii in elevator sau impreuna cu prajina de antrenare.
Inainte de lnsurubare, filetele se curata, se §terg §i se ung cu vasellna conslstenta, Dupa
centrarea cepului In mufa, irnbinarea se insurubeaza cu 0 viteza care sa nu
depaseasca 2 - 4 rot/min, avand grija ca prajlna adauqata sa fie aliniata §i sa nu
baJanseze.
Dinu Alexandru
18
Prajina sau pasul adauqat se insurubeaza cu un cablu ori cu un lant infa~urate pe racord,
trase cu ajutorul mosorului troliului de foraj sau cu un deste automat.In acest timp, mufa prajinii
din pene este asiqurata cu un cleste mecanic ancorat de piciorul turlei.
La extragere garniturii, racordurile se vor slabi numai cu doi destl: daca se foloseste masa
rotativa, prajinile se pot roti In pene §i bacurile acestora lasa rizuri periculoase pe corpul prajinilor.
Rizurile sunt adesea spirale pentru ca garnitura cobora usor In timpul
rotirii.
:3
19
Dinu AlexandruCapitolul4
Fluide de foraj
4.1 Tipuri de fluide de foraj
Functie de conditille specifice forajului unei sonde fluidele de circulatle utilizate trebuie sa
raspunda unor cerlnte complexe, de natura tehruca, tehnologica, economics ~i de protectie a mediului.
Unele dintre principalele cerinte se refera la tipul de fluid ;;i la compozitia acestuia urmate de valorile
caracteristicilor fizice, care trebuie sa se mentina lntre anumite limite, fara sa fie sau sa fie lnfluentate dlt
mai putin de natura ;;i continutul rocilor traversate, de presiune, de temperatura sau de alti factori.
In conditii normale, fara comphcatn majore, unele dintre cele mai utilizate fluide de foraj sunt
noroaiele de foraj. Ele au drept component fluid-apa ;;i component solid - argila de 0 calitate adecvata,
Dintre noroaiele de foraj 0 larga raspandlre 0 au noroaiele naturale
;;1noroaiele dispersate neinhibitive (noroaiele tratate). Preparate la supratata din argile bentonitice(
adesea activate) cu bune proprtetsf coloidale §i de dispersie, aceste fluide se folosesc la forarea unor
intervale de supratata sau a zonelor cu pierderi de circulate unde
se cer de regula noroaie cu viscozitate ;;1 qelatie ridicate, fara alte proprietaf specifice.
Astfel, se alege pentru fora rea coloanei de ancoraj ( 10 3f4 in) un fluid de foraj dispersat(noroi
natural). Acest tip de fluid are la baze sistemul dispers apa-argila ( solutie dtluata de bentonlta In apa, cu
Pn=1040 .. 1060 kg/m3, un filtrat de aproximativ 15 crrr' ;;i 0 viscozitate aparenta la palma Marsh intre
40 ..455) ;;i indeplineste cerintele de stabilitate, colmatare ;;i gelificare, necesare forajului.
Pentru forajul intervalelor corespunzatoare coloanei intermediare si coloanei de exploatare se
alege un fluid de foraj inhibitiv pe baza de ioni de K. Fluid ales este cel denumit INHIB-KCI, un fluid cu
clorura de potasiu ~i fluidizantl inhibitori. Acesta este un amestec de llqnosultonatl, humati si dicrornatt,
care amplifica efectul inhibant al ionului de potasiu.
La prepararea unui astfel de fluid se pleaca de la 0 solutie dlluata de argila bentonitica
prehidratata (Pn=1040 .. 1060 kg/m3) la care se adauqa:
- 30 60 kg/m3 INHIB;
- 30 200 kg/m3 KCI;
- 3 5 kg/m3 NaOH pentru a rnentine pH-ul sistemului intre 9.5 ... 11;
un coloid organic: 5... 20 kg/m3 carboxlmetllceluloza:
20
Dinu Alexandru
- 0 substanta tensloactivs nelonlca pentru reducerea tensiunii interfaciale: 5 ... 20 kg/m3
EGOP-glicoli oxipropltati:
un antispumant: 1.5 ... 2 kg/m3 CSF;
motonna pentru imbunatanrea proprietaplor de filtrare si lubrifiere;
Aceleasl substante se adauqa §i pentru intretinerea noroiului, iar la fiecare metru forat se
adauqa 1...2 kg KCI, pentru ca In filtrat trebuie sa existe permanent un exces de ioni de k+ (
minimum 30 kg/m3) KCI.
4.2 Proprietitile fizice ale fluidelor de foraj
Compozitia, calitatile sau carentele unui fluid de foraj sunt definite printr-o serle de
proprletati, unele dintre ele comune tuturor tipurilor de f1uide, altele specifice doar
anumitor categorii. 0 parte (densitatea, contlnutul de gaze, rezistivitate, etc.) se mascara
~i se inreqistreaza la sonda §i in mod continuu; celelalte sunt rnasurate numai intermitent, la
sonda ori in laborator.
4.2.1 Densitatea
Drept caracterlstlca fizica prindpala a unut fluid de foraj este considerata densitatea.
Aceasta asigura indeplinirea multor functiuni ale fluidului de clrculatle in procesul de foraj.
Intr-o sltuatle data stabilirea valorii densitatli fluidului de foraj are In vedere doua
situatii:
- impledkarea patrunderu in sonda a fluidelor aflate in porf rocilor traversate, deci
evitarea afluxului;
- evitarea fisurarii rocilor, urmarta de patrunderea fluidului de foraj din sonda in
deschiderile formate, deci evitarea influxului;
Pentru Indeplinirea celor doua certnte rnentionate este necesar ca in once moment at
forajului sa se Indeplineasca conditta:
In care Pn este presiunea creata de fluidul de foraj, pp - presiunea fluidului din roca iar Pf -
presiunea de fisurare a rocii respective.
P
;
;
21
Dinu AlexandruDadl se considers ca presiunea creata de fluidul de foraj este cea a coloanei
hidrostatice ~i se exprirna celelalte doua presiuni in raport cu gradientii de presiune
corespunzatori se ajunge la relatla:
rpH < PngH< rtH
deci: rp rr-< Pn<-g g
De aici rezulta doua densitati limita pentru fluidul de foraj:
". {;
-. ~
"."::!.
- densitatea minima:
rp nmin=-' g'
- densitatea maxima:
rrPnmax=-g
In datele initiale de protect au fost date densltatile fluidelor de foraj cu care se vor sapa
intervalele corespunzatoare celor 3 coloane. Astfel:
pentru coloana de ancoraj:
Pna=1170 kg/m3
pentru coloana tnterrnediara:
Pnj=1300 kg/m3;
pentru coloana de exploatare;
Pne=1500 kg/m3
4.2.2 Caracteristicile reologice
In functie de valorile densitatii caracteristicile reologice urmeaza sa aiba valorile: Pentru
coloana de ancoraj:
- viscozitatea plastlca:
Ilpa=0.033pna - 22= 0.033· 1170 - 22= 16.61 cP;
- tensiunea dlnamlca de forfecare:
Toa=0.0085Pna-7=0.0085· 1170 - 7=2.945 N/m2;
Pentru coloana lntermedlara:
- viscozitatea plastica:
r}pi=0.033Pni- 22= 0.033· 1300- 22=20.9 cP;
- tensiunea dinamlca de forfecare:
TOi=0.0085pni-7=0.0085· 1300 - 7=4.05 N/m2;
Pentru coloana de exploatare:
- viscozitatea plastka:
npe=0.033pne- 22= 0.033·1500 - 22=27.5 cP;
- tensiunea dinamica de forfecare:
Toe=0.0085Pne-7=0.0085· 1500 - 7=5.75 N/m2;
Principalele caracteristici fizice ale fluidelor de foraj utilizate sunt sintetizate in
tabelul urrnator:
0-750 Dispersat 1170 16.61 2.945
0-1950 Inhibitiv 1300 20.9 4.05
0-2500 Inhibitlv 1500 27.5 5.75
4.3 Calculul volumelor de fluid de foraj
4.3.1 Intervalul forat corespunzator coloanei de ancoraj
-~(\ iI I,
I I[
I
\ LJSfA- ,b-!
::r::1
r\ --,, ---7L
i I I
L-1~- ~._. 1
Osa=346.1 mm=0.3461 m;
Ha=750 m;
Volumul de noroi necesar forarll acestui interval este:
Vna=2·(::·:Osa2.Ha)=2·(:::.0.34612.750)= 141.1 rrr';4 4
•
4.3.2 Intervalul forat corespunzator coloanei intermediare
Schema de calcul este urmatoarea:
.d 11:;1~ \/
\
:t
ds/
I(
Hi=1950 m;
Diametrul interior al coloanei de ancoraj:
Dia=250.1 mm;
Diametrul sapei:
DSi=244.5 mm;
Volumul de noroi necesar forarii acestui interval este:
Vni=2'[~' Dia2
• Ha+;. Dsiz
. (Hi-Ha)] = 2 . [~. 0.25012
• 750+;.0.24452
(1950 - 750)]
Vni=186,27 m3;
4.3.3 Intervalul forat corespunzator coloanei de exploatare
Schema de calcul este urmatoarea:
e
.. ~ He=2500 m;
Diametrul interior al coloanei intermediare:
Dii=177 mm;
Diametrul sapei:
] Dse=171.5 mm;
Volumul de fluid necesar forikii acestui interval :
Vne=2.;[(Djj2. Hi+Dse2
• (He-Hi))]=2.[~(0.1772 .1950+0.17152
• (2500-1950))]
4.4 Cantita~ile de materiale utilizate pentru prepararea fluidelor de foraj
4.4.1 Intervalul corespunzator coloanei de ancoraj
Pentru forajul intervalului corespunzator coloanei de ancoraj s-a optat pentru un fluid de foraj
natural, alcatult din argila ~i apa. Cantitatile necesare pentru prepararea acestui flulde se calculeaza astfel:
Va + Varg= Vna
Va . Pa + Varg. Parg= Vna . Pna
Din acest sistem rezulta ca volumul de argila necesar este:
Masa de argila:
V := V,m . (Plla - PJ::::: 141.1.(1170-1000):::: I5.99m3arg _ 2500 - 1000Parg
marg = Varg • Parr, :::::15.99·2500 = 39975kg = 39.975tone
Volumul de apa este egal cu:
Va == Vna- Varg= 141.1- 15.99 == 125.11 m3
4.4.2 Intervalul corespunzator intermediare
Pentru fora rea acestui interval, s-a optat pentru un fluid de foraj inhibit, Ingreuiat. Ingreuierea
se va face pe fluidul de foraj utilizat la fora rea intervalului anterior:
v, + Vb == v.;
V 1 . Pna+ Vb . Pb = Vni . Pni
V l •
Din acest sistem rezulta masa de barita necesara Ingreuierii noroiului:
m == Ph' (Pili - P"J. v . = 4100· (1300-1170) .186.27 = 33884.6k T := 33.884toneb
Pb
_
PIJn
tIr 4100-1170 g
Vl - volumul noroiului natural pe care s-a facut tngreuierea:
~ = ~/; . (Ph - P,J = 186.27· (4100-1300) = 178m3Pb - PII" 4100-1 ]70
Va + Varg = Vl
Va • Pa + Varg • Parg = VI . Pl
Din acest sistem rezulta volumul ~i masa de argila necesara prepararil noroiului precum
~i volumul de apa:
V~ =,~,(pl-P,,);:::178'(1170-1000)=2017
. m3
Parg - Pn 2500 -1000
marg = Varg • Parg == 20.17 . 2500 == 50425kg = 50.425tone
v« = Vi - Varg = 178 - 20.17 = 157.83 m3
4.4.3 Intervalul corespunzator coloanei de exploatare
Pentru forarea acestui interval, s-a optat pentru un fluid de foraj inhibit/ tngreuiat.
Ingreuierea se va face pe fluidul de foraj utilizat la forarea intervalului anterior:
Vi + Vb = v:
VI' Poi + Vb . Pb = V ne . Poe
Din acest slstem rezulta masa de banta necesara tngreuierii noroiului precum §i
volumul noroiului natural pe care s-a racut lngreuierea:
mb == Pb . (Pile - P,J . ~/e = 4100· (1500 -1300) . 121.31 = 35526kg :::3: 5.526tone
PI> - PIJi 4100-1300
VI = Vile' (Pb - p,,J = 121.31· (41 00 -1500) == 112.64m3PI>- Pili 4100-1300
Pentru determinarea volumului de argila §i de apa necesar prepararil fluidului de foraj se
rezolva urmatorul sistem:
Va + Varg = VI
Va . Pa + Varg • Parg = VI . P1
= V (PI - pJ = 112.64· (1300-1000) = 22 52arg • m
- Parg - p" 2500 -1000
m"rg = Varg • Parg = 22.52·2500 = 56300kg = 56.3tone
Va = VI - Varg = 112.64 - 22.52 = 90.12 m3
Capitolul5
Tubarea sondei
5.1 Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare
Pe intreaga durata de existents a une sonde, incepand cu procesul de foraj, contlnuand cu cel
exploatare sl incheind cu abandonarea, coloanele de tubare ale sondei respective sunt supuse unui
complex de sollcitart. Acestea actioneaza independent sau In interdependenta, accidental sau permanent,
static sau dinamic, cu valoare constants sau variabila, functie de momentul din durata de exlstenta a
sondei ~i de operatia efectuata.
Natura ~i intensitatea solicitarilor depind de 0 multitudine de factori obiectivi sau subiectivi:
adancimea ~i traiectul sondei, stabilitatea formatiilor de roci traversate, natura
~i presiunea fluidelor din deschiderile rocilor, qradientli de fisurare ai reciter, temperatura,
modul de fixare a coloanelor la suprafata, operetta executata ~i tehnologia aphcata. natura
~i cornpozitia fluidelor existente In sonda in momentul respectiv etc.
Datorita actiunii lor in foarte multe situatii ~i a valorilor ridicate, In ca1culul obisnuit al coloanelor se
considera sotlcttarile:
- de tractiune produsa de greutatea proprie ce actloneaza, in multe cazuri, concomitent
cu presiunea mterloara sau presiune exterloara;
de presiune lnterioara produsa de fluidul existent sau patrons In coloana din roci traversate;
- de presume exterioara prod usa de fluidul introdus In spatele coloanei sau de un fluid existent
In rocile traversate sau de impingerea laterala a unei roci:
De-a lungul unei coloane solrcltarlle mai sus mentionate sunt variabile. In consecinta,
cornponenta sau profilul coloanei respective esti ~i el variabil, atat ca material, cat, mai ales ca grosime a
peretului burlanelor.
In protect este realizata urmatoarea varianta de calcul de rezlstenta pentru
coloanele de tubaj:
pentru coloana de ancoraj se consldera solicitarea de intindere sub propria
greutate, cu sonda plina cu fluidul de foraj utilizat pentru intervalul acestei coloane la finalul
operatrei de cimentare cand, la oprirea dopului plin de cimentare, se produce inchiderea
coloanei si apare 0 crestere de presiune; aceasta presiune suplirnentara produce un plus de
solicitare la intindere; dupa stabilirea componentei coloanei, se calculeaza adancimea pana
la care se poate produce golirea coloanei fara pericolul
turtirii la presiune extenoara: golirea poate sa aiba Joeca urmare a unei pierderi de
circulatie, la continuarea foraju!ui, intr-o formatie de roci fisurate sau intr-o falie
neetansa:
pentru coloana intermedtara se considera solicitarea de presiune interioara care poate sa
apara in cazul unei rnanifestart eruptive, cu prevenitorul de eruptle de la gura sondei
inchls pe garnitura de fora]: se consldera ca fluidul patruns in coloana este gazos ~i a
umplut coloana, fluidul de foraj din coloana fiind complet aruncat
din sonda, gazele patrunse provenind dintr-un strat aflat imediat sub baza coloanei
intermediare; in aceste conditil are loc asa numita situatie " sonda inehisa plina cu gaze";
dupa calculul de compunere la solicitarea de presiune lntertoara se face verificarea la
solicitarea de 7ntindere sub propria greutate ~i daca este cazul se fac corecturile necesare
pentru asigurarea corespondentel eoloanei ambelor sollcltarl mentlonare:
- pentru coloana de exploatare se consldera solicitarea de presiune exterioara In condltia
coloanei complet goala; presiunea este cea create de coloana hldrostatica a f1uidului de foraj
existent in sonda la forarea intervalului corespunzator coloanei respective; ~i in acest caz se
face verificarea la intindere sub propria greutate a coloanei;
5.1.1 Calculul de rezlstenta al coloanei de ancoraj
Pentru coloana de ancoraj sunt cunoscute urmatoarele date:
- diametrul coloanei: Da=10 % in= 273 mm;
- adancirnea de introducere in sonda: Ha=750 m;
- adanclmea finaJa a sondei: H=2500 m;
- densitatea fluidului de foraj: Pn= 1170 kg/m3 ;
presiunea suplimentara la finalul ctrnentarii: Psupl=20 bar;
Dinu Alexandru
Grosime de Diametrul Masa Presiunea Porta de Forta de
perete,t interior, Di unitara,q ads. de smulgere smulgere
- coloana este formata din burlane de otel J55 cu imbinari cu filet rotund, mufa
lunga(ML);
Se vor folosi urmatorii coefrclenti de siquranta:
- coeficientul de siquranta fa turtire: Ct=1;
coeficientul de siguranta la smulgerea din filet: cs=1.6;
Datele privind caracteristicile burlanelor sunt prezentate In tabelul urrnator:
mm mm Kg/m
turtir , Padt
bar
maxima,Fs
kN
admisiblla,
Fads
kN
8.89 255.2 60.32 109 2131 1331.87
10.16 252.7 67.77 144 2500 1562.5
11.43 250.1 75.96 186 2869 1793.125
La partea lnterloara a coloanei, pe 0 lungime la= 100 rn, se aleg burlane cu grosime de
perete maxima, ts= 11.43 rnrn, avand diametrul interior:
Dia=Da-2·ta= 273 - 2· 11.43=250.14 mm;
Forts axlala suplimentara datorata cresterll presiunii interioare:
Fsupl = ~. D~ . Pi = ~ . 0.250142 • 20 . 105 =98235 N= 98.235 kN;
Primul tronson, aflat deasupra celui cu grosime maxima de perete este compus din
burlane cu cea mai mica grosime de perete tl =8.89 mm, fa care Fads=!
Ql=60.32 kg/m ~i Padt1=109 bar. Lungimea tronsonului va fi:
1331.87 kN,
Fad s 1 - f a • qa . g. (1 - PPno) - Fsup I
11 = --------,-.,...:.._---:-=---ql . g. (1 - ~:)
1331.87, 103 - 100,75.96·9.81' (1 - 71815070-) 98235=----------------(~---:-1~17~0~)~~------
60.32 . 9.81' 1 - 7850
11 =2323.9 m;
Deoarece lungimea tronsonului rezultata din calcul depaseste necesarul de 700 m(Ha- la=6S0 m)
tronsonul de burlane cu grosimea peretelui t=8.89 mm va avea lungimea:
11=650 m;
Ca urmare, din punctul de vedere at solicitarii la intindere coloana de ancoraj va avea componenta:
0 ...650 m h=650m
Adancirnea de golire pentru burlanele cu grosimea cea mai mica de perete, tl =8.89
mm ~i cu Padt=l 109 bar va fi:
Padtl 109 . 105H = --= = 950mg1 Pn' 9 1170·9.81
Din calcul rezulta 0 golire totala a coloanei.
5.1.2 Calculul de rezistenta al coloanei intermediare
Compunerea coloanei se va stabili din punctul de vedere al presiunii lnterioara ~i apoi se face
verificarea la intindere, facandu-se corecttile necesare daca acest lucru este necesar.
A. Calculul coloanei intermediare la presiune tntertoara
Se considera ca adancirnea la care se afla stratul de aflux a gazelor este egala cu adancimea de
introducere a coloanei intermediare, Hi ~i ca presiunea gazelor corespunde
gradientului presiunii de strat din zona coloanei de exploatare, rpe- Din punctul de vedere
al calculului coloanei nu are rnportanta daca in timpul rnanitestarli se afla sau nu se afla garnitura de
foraj.
in calcule se tine seama §i de presiunea din exteriorul coloanei data de coloana hldrostattca
de apa mineralizata, cu densitatea Pam.
Pentru coloana interrnediera sunt cunoscute urrnatoarele date:
- diametrul coloanei: Dj=7 5/8 in=193.7 mm;
- adancimea de introducere: Hi=19S0 m;
- adancmea finala a sondei: H=2S00 m;
- densitatea ape; mineralizate: Pam=1070 kg/m3;
Otelmm kg/m bar Bar kN kN
355 8.33 39.29 285 259 1539 962
8.33 39.29 415 377 2180 1363
9.52 44.20 475 431.8 2558 1598.75N80
10.92 50.15 545 495.4 2998 1873.75
12.70 58.04 633 575.4 3550 2218.75
;
- gradientul presiunii fluidului din roca de sub baza coloanei( zona coloanei de
exploatare:
Presiunea fluidelor din pori la adancimea maxima deschisa sub stul coloanei de 7 5/8
in, la 2500m, se considera egala cu presiunea coloanei de noroi cu densitatea Poe:
pp= Pne-g-He=1500-9.81·2500= 36787500 N/m2 = 367.87 bar;
Gradientul presiunii fluidelor din pori:
r pe=PP= 367.87 =0.147 bar/rn:He 2500
In calcule se va lucra cu un gradient at presiunii fluidelor:
r pe=0.158 bar/m ( acoperitor);
- gradientul geotermic din zona: rt=0.03 °C/m;
- temperatura medie la suprafata: ts=9 °C;
- densitatea relatlva a gazelor: Prg=0.675;
- coeficientul de neidealitate al gazelor la partea de jos ~i la partea de sus a coloanei se
considera egal cu 1 (aceasta valoare corespunde gazelor perfecte);
- constanta generala a gazelor: R=287 J/kg· oK;
urrneaza sa se stabileasca alcatulrea coloanei de tubare la solicitarea de presiune in condltia
sonda tnchisa plina cu gaze ~i sa se verifice respectiva coloana la solicitarea de intindere sub
propria greutate.
Densitatea fluidului de foraj pentru fora rea acestui interval este:
Pni=1300 kg/m3
Datele burlanelor necesare calculului sunt prezentate In tabelul urmator:
t q Psp Padsp Fs Fads
Coeflcientil de siguranta utilizati In calcul sunt urrnatorii ( H<3500 m):
- coeficientul de siguranta la spargere: csp=1.1;
- coeficientul de siguranta la smulgerea din filet: Cs= 1.6;
P
a. Presiuni la interiorul coloanei, Pi
Presiunea la partea mtertoara a coloanei este egala cu presiunea de strat:
Pii = Ppe = fp' Hi = 0.158·1950 = 308.1 bar
Temperaturi:
- la partea lnferloara a coloanei:
Ti = ft' Hi + 273 :::::0.03 ·1950 + 273 = 331.5 OK
la partea superioara a coloanei Cia suprafata):
T, = ts + 273 :::::9 + 273 = 282 "K
- temperatura medie:
r, + Ti 282 + 331.5Tm ::::: 2
-2
::= 306 .75 OK
Coeficientul mediu de neidealitate al gazelor:
z, + ZsZm = 2 :::::1
Presiunea la partea superioara a coloanei:
Prg·g· H 0.675'9.81'1950
· ::::p:o< • e-Tm·Zm·R ::::: 308.1· e :;0675'1-287 ::::: 266.06 barIS II
Densitatea medie a gazelor:
Pii - PiS 308.1 - 266.06P =:::::mg q-H, 9.81' 1950
5·10 :::::219.76 k9
/ m
3
b. Presiuni la exteriorul coloanei, Pe
Presiunea la partea inferioara a coloanei:
Pei = Pam' g·Hi ::::1: 070·9.81 . 1950 = 204.68 bar
Presiunea la partea superloara a coloanei:
Pes=O
c. Dlferente de presiune ce sollcita coloana, Api
La partea tnferloara a coloanei:
LlPiC::::P: ic - Pei :::::308.1 - 204.68 = 103.42 bar
La partea superloara a coloanei:
.l1PiS ::::: PiS - Pes = 266.06 bar
Dinu Alexandrud. Compunerea coloanei la solicitarea de presiune lnterioara
(1
Din datele referitoare la presiunile ce solicita coloana de tubare( 103.42 bar la partea mferloara ~i
266.06 bar la partea superioara) ~idin valorile presiunilor admisibile de spargere ale burlanelor prezentate
in tabel rezulta ca In compunerea coloanei intra burlane din otel J55 cu grosimea de perete tl =8.33 bar ~i
burlane din otel N80 cu grosimea de perete t2=8.33 mm.
Pentru calculul de compunere se va utiliza varianta analitica de jos In sus.
Primul tronson de la partea inferioara a coloanei va fi din otel J55 cu grosimea de perete tl=8.33
mm care are presiunea admisiblla de spargere PadsPl=259bar, imediat superloara presiunii de solicitare
a coloanei la baza .1Pic=103.42 bar.
Lungimea primului tronson va fi:
_ PadsP-lI
.1PiC 259 - 103.42 5
g. Pam - P ) - 9.81' (1070 _ 219.76) ·10 = 1866 mmg
Tronsonul al doilea va fi compus din burlane din otel N80 cu t2=8.33 mm ~i cu
Padsp2=377bar. Lungimea tronsonului va fi:
_ Pasp2 - Paspl 377 - 259 5 _12 - • ( _ ) 9.81' (1070 _ 219.76) . 10 - 1414 m
9 Pam Pmg
Deoarece lungimea calculata depaseste lungimea coloanei, al doilea tronson va avea lungimea:
In consecinta, compunerea coloanei intermediare va fi:
1950 ... 84 m._-_.-
tl=8.33 mm
Dinu Alexandru
-
""
l
vanatta presiunii interioare de solicitare functte de adancime este prezentata in figura
urrnatoare:
: ~ o fOO
t2 :: 8;33m'-:11Of-el N'ClQ.»
t,;:4':33 rnlJ)
-, ofel JbDI... ~
~.ss
.,~ -, ~t\-
~ ~ <, II~ II'I "- ;:;
--% -,~ b
~""_
0
'0 Cl_<t._
H,[fl1]
..~
e. Verificarea coloanei la solicitarea de intindere
Calculul de verificare la solicitarea de intindere se face de jos in sus, de la baza coloanei la
suprafata. Se au in vedere punctele de trecere de la un tronson la urmatorul.
La partea superioara a primului tronson tl=8.33 mm ~i Fadsl=962 kN:
Fl := ql . g. ( 1 - Po i) "1 = 39.29·9.81· ( 1 - 1738050 ·1866 = 600.114 kN
Se observe ca Fadsl>F1 deci coloana rezista.
La partea supertoara celui de-at doilea tronson tz =8.33 mm ,Fads2 = 1363 kN :
FZ=Ql·g·( 1- Pni) ·ll+Qz·g·
po(P1n-i)
po
.12=600114+39.29.'(9.81.1-7850 1300) ·84
Dinu AlexandruFz :::: 627.128 kN;
Otelmm kg/m bar
Padt
Bar kN
Fads
kN
5.59 17.11 211 211 - -J55 6.43 19.35 286 286 810 506.2
7.52 22.32 383 383 992 620
7.52 22.32 500 500 1383 863.75
9.19 26.79 723 723 1761 1103.75
N80 11.10 31.85 880 880 2180 1361.25
12.14 34.53 954 954 2402 1503.75
12.70 35.86 993 993 2522 1575.6
Se observe ca Fads2>F2deci coloana rezlsta,
Verificarea la Intindere a demonstrat ca, coloana intermediara va avea componenta
rezultata din calculul la presiunea lntenoara.
5.1.3 Calcului de rezistenta al coloanei de exploatare
Coloana de exploatare trebuie sa prezinte siguranta pe 0 perloada lunga de timp, ea fiind
elementul prin care se reallzeaza procesele legate de exploatarea diferitelor fluide. Un prim element
caruta trebuie sa i se acorde 0 atentie deoseblta este stabilirea conditnlor ~i starilor de solicitare.
Frecvent, pentru calculul de rezlstenta al coloanei de exploatare se consldera solicitarea
la presiune extenoara cu coloana complet goala. Presiunea este asoclata de coloana hidrostatica
a fluidului de foraj utilizat la forajul sondei In momentul terrnmaru procesului de sapat a
sondei. Se neglijeaza existenta cirnentarii coloanei.
Dupa stabilirea compunerii la presiune exterioara se procedeaza la verificarea la
intlndere sub propria greutate.
Pentru coloana de exploatare sunt cunoscute urmatoarele date:
- diametrul coloanei: De=5 in= 127 mm;
- adanclrnea de introducere: He=2500 m;
- densitatea fluidului de foraj: Pne=1500 kg/m3;
Datele burlanelor necesare calculului sunt prezentate in tabelul urmator:
t q Pt Fs
.
Coeflclentn de siquranta utlllzati In calcul sunt urrnatoru ( H<3500 m):
- coeficientul de siguranta la turtire: Ct=1i
coeficientul de siguranta la smulgerea din filet: c5=1.6;
Presiunile la interiorul coloanei sunt nule, iar la exteriorul acesteia sunt date de
coloana hldrostatica a fluidului de foraj. Astfel:
- Ia partea de sus a coloanei: Pe5=0;
la partea lnferioara a coloanei:
Pei = Pne. q-H, = 1500·9.81 . 2500 = 367.87 bar
Din compunerea coloanei vor face parte burlanele:
la partea superioara: cu presiunea admlsibila de turtire cea mai mica - otel )55, t=5.59
mm ~i Padt=211 bar;
la partea mfenoara cu presiunea admisibila de turtire imediat mai mare de 367.87
bar, otel )55, t=7.52 mm ~i Padt=383 bar;
Pentru calculul de compunere fa presiune extertoara se va folosi varianta analitica de sus In
jos.
Primul tronson este format din burlane otel J55, cu tl=5.59 mm ~i cu Padt=211 bar.
Lungimea tronsonului va fi egala cu:
Padtl 211 . 105
11 = Pne
9 = 1500. 9.81 = 1434 m
Lungimea celui de-al doilea tronson, format din burlane otel )55, t2=6.43 mm §i
Padt2=285 bar este:
.f Padt2 - Padtl
12 ==
(286 - 211) . 105= 510 m
Pne. 9 1500·9.81
Lungimea celui de-al treilea tronson, format din burlane otel )55, t3=7.52 mm ~i cu
Padt3=383 bar este:
Padt3 - Padt2 (383 - 286) . 105
13= Pne .
9 = 1500 . 9 81 = 660 m.
Deorece lungimea obtinuta pentru aceste tronson depaseste necesarul ramas, al treilea
tronson va avea lungimea:
13=He-(ll + 12)=2500-(1434+510)=556 m.
Dinu Alexandru
.. .. ,-. ,'_ '," ..•.. ','~ ...... ',' . '. -, "':"::' .:.:.:::'::, .... :.~:.:-~--'----:..--:-.- "'_-"':> -,::.:::.,~ .• ~:::.: ... ~.': ..... :". '.
1944...2500 m b=556 m t2=7.52 mm, ote] J55
I
1;
-{
~
in concluzie profilul coloanei de exploatare supusa soltcltarf de presiune exterioara va fi
urmatorul:
0... 1434 m h=1434 m tl=5.59 mm, otel 355
,;•.••,.y.•t#~*~;·~'t9.*~,)\\i/';1::.',~;<;:;;:;~;~:~:':1,::~\ ~$r(Fm:~§T;."•' •::.••.•~.••...·~.••·,·X.•..·,..,.'~..,:·.:'.~.:·;.:·~.·::·,;..t.f,''.t.,•-:~.:..".·...•,·.=•'..•6..:.
'.•.'.~..·..4·.·..c.::~:.:...;•:.3..•.~•,...•,.m.·.,.·.•..-..... '.m.·.: ...'.: .•.:.j.f:~·,;~,:.~.'.•_•,:~·.~•,..·.;.:.,...i;.~.'.".-.~.·.·~.B.-..-•i.•i..:.••.,.-•:•'..••.•.
Variatia presiunii exterioare de solicitare functie de adanclme este prezentata in figura
urmatoare:
(,. /; ,;:- S;
~h)1Y)<)
'0 ~ DJkIJD'C,....<\J
.s"I>")
'l'-(. t'<)
~~ "'-
\Jl IIQJ Q:) "-OJ !:') "Y~ 1\ 1\~
:-t'0-
c,
cz z: C; 9-3 IYJ/)J1\ O~J5eJ
<.\l<v
(' t3;r ~ 02
Q ~rl')
2500r--" ---
~
-s"
llfe!(Jrr
Dinu Alexandru
H;[mJPe-s/(} ;: ,Jt;a /;qr-I
=
a
Di~lex~~Verificarea la solicitarea de Intindere 1 . , '~~
toate cazurile de caleul la solicitarea de intindere calculul se face d$ ,~ ...'.---" i ~
coloanei la suprafata. Se au In vedere punctele de trecere mtre tro~aT\ ~ .~ ~~ ~ ,d capacitatea de rezrstenta a burlanelor cu forta admisibila la smulg~ ~.~ _
• ,
artea superioara a primului tronson t, :::7.52 mm, Fadsl =62. 0 kN ,din ()\,~ , ::}, ~
q, . g. (1- ~e).1, = 22.32.9.81· (1- ~:~~). 556 = 98478 N = 98_~,~ "-"" ~:
arece Fadsl>F1 coloana rezista.
artea supenoara a celui de-al doilea tronson din otel JS5{t2=6.43 ft"\", ~,
2 kN:
. g. (1 - ~nj.I, + q2 . g. ( 1 - ~: ) . 12 = 98478+ 19.35 '9.81' ( 1
= 176789 N = 176.789 kN
arece Fads2>F2 coloana rezista.
artea superioara celui de-al treilea tronson din otet J.SS, tr=S.59 n.-"..
m §ikN:
, . g. (1- ~:e)·1, + q2' g. (1 - ~:) ·1, + q3' g. ( 1- P;:) .13
= 176789 + 17.11· 9.81' 1500)( 1 - 7850 ·1434 371491, N 1
3749
Fads3>F3 cofoana rezista. . 1 kI\J
icarea la 'i'ntindere a demonstrat dl, coloana de exploatare va avea cdin calculul fa presiunea exterroara. Of11Ponenta
5.2 Echiparea coloanelor de tubare
te de tubare, coloanele de burlane sunt echipate cu anunJite accesOr" "
vor fi prezentate principalele accesorii cu care va fi echipata II. InCOloan
cu diametrul De::: 5 in. a de
( sabotul) se afla la partea Infertoara a coloanei de exploatare .
asi.qura
v. Intro
d ucerea co
\'c
( sanei 0
b uca
tVa scu
rtV d e
b urian, CU P
~er
Ie, P
"r;n fo
rrna sa
cu 0 caleta semlsferica din aluminiu turnat sau din ciment c '. til rnai 9ro§;u OISIP I
r arnbe/e
Dinu Alexandru
38
Exista ~iuri simple, siuri cu ventil de retinere, ~iuri cu umplere automata a coloanei ~i siuri
diferentlale. Pentru coloana de exploatare aleasa se va alege un ~iu cu ventll de retlnere. Acest tip
de siu permite numai circulatia dlrecta, din interior in spatlul inelar al coloanei. Valva irnpledlca
revenirea pastei de ciment In coloana la sfar~itul operafiet.
I Totodata, ea previne sifonarea noroiului ~i manifestarea sondei prin interiorul coloanei. Se
folosesc valve cu bila din aluminiu cu caleta metalica ori din ciment, cu ciuperca irnpinsa In sus ~ide
un arc sau cu clapeta articulata ~i arc.
Se va alege pentru echiparea coloanei de exploatere un stu cu valva de retlnere cuf· bila din aluminiu ~i caleta din ciment, prezentat in Figura urmatoare:
.-;.:
Niplu cu valva: se Insurubeaza deasupra siului, dupa unul, doua sau chiar trei burlane. Valva
acestuia va constitui 0 siguranta suplirnentara irnpotriva revenirii pastel in coloana, constructe
acestuia fiind similara cu cea a slului. Niplul are cep filetat la partea de jos pentru insurubarea In
mufa burlanului. Se va folosi un niplu cu valva de retinere
insurubata :
Centrori de coloana
Dinu AlexandruEi sunt dispozitive mecanice care se monteaza pe coloana de burlane pentru centra
rea ei In gaura de sonda. Cand coloana este centrata:
se lrnbunatateste gradul de dezlocuire a noroiului de pasta;
- se formeaza un inel de ciment uniform;
- se previne prinderea coloanei prin lipire de peretli gaurii de sonda:
- se impiedica burlanele sa intre in gaurile de cheie;
- se reduc fortele de manevrare ~i de rotire a coloanei;
- se evita desurubarea burlanelor de la partea inferioara a coloanelor cano se
lucreaza in interiorullor( cimentul este "armat"):
In principiu, centrorii se plaseaza de-a lungul intregii zone cimentate sau cel putin in dreptul
stratelor productive, in zonele cu pericol de prindere ~i in cele cu devieri mari sau cu gauri de
cheie.
Pentru echiparea coloanei de exploatare din protect se vor piasa cate doi centrori pe primele
trei burlane din zona siulu! dupa care se va piasa cate un centror la trei burlane.
Se aleg centrori de coloana cu lame elastice elicoidale, schema constructiva fiind
prezentata in FIgura urrnatoare:
Curatitorii de turta( scarificatori). Acestia sunt accesorii montate pe coloane de burlane
pentru indepartarea turtei de colmatare si imbunatatirea contactului cirnent-roca. Totodata, ei
distrug structura noroaielor gelificate ~i ajuta la inducerea turbulentei, Se vor folosi numai daca se
roteste sau se manevreaza coloana in timpul cimentarll ~j numai impreuna cu centrori.
Curatltorti de turta se plaseaza in dreptul stratelor permeabile, unde noroaiele depun o turta
qroasa, cu precadere in dreptul celor productive, la intervale de 2-5 m.
Dinu AlexandruColoana de exploatare se va echipa cu curatlorl pentru manevra constituiti din coliere metalice pe
care sunt fixate sarrne de otel,
Turbulizorii. Ei constituie niste mansoane cu 4 - 8 lame elicoidale care creeaza 0 curgere
turbulenta In jurul lor $i contribuie la indepartarea noroiului din zonele largite in timpul cirnentarti. Ei
reduc st frecarlle cand se roteste coloana. Se fixeaza de corpul burlanelor cu suruburi sau intre doua
coliere.
5.3 Executarea operatlei de tubare
5.3.1 Pregatirea operatlel de tubare
Introducerea coloanei de burlane fara dificultati, tntreruperi nedorite sau accidente ~i reusita
cirnentarit coloanei necesita 0 preqatire a gaurii de sonda §i verificarea sculelor de tubare, controlul
instalatiei de foraj, preqatirea materialelor necesare pentru prepararea pastei de ciment, precum ~i a unor
echipamente utilizate in timpul clmentarh.
Pregatirea gaurii de sonda
Dupa ce se efectueaza operatille de carotaj electric $i radioactiv, cavernometria $i masuratorile de
deviere, se recornanda reintroducerea garniturii de foraj cu sapa, eventual
$i cu un corector, intr-un mars de sablonare a gaurii de sonda, Uneori, in sondele adand §i dificile, se
executa chiar doua, trei rnarsuri de control.
Se corecteaza astfel, portlunile In care exista tendinte de stranqere a peretllor $i de
asezare a sapei, zone cu schlmbarl bruste ale dlrectiei gaurii de sonda, cu Ingenunchieri care pot
impiedica introducerea coloanei de burlane.
La talpa se circula pana ce se evacueaza complet detritusul de noroi. Se rezolva
eventualele pierderi de circulatle cu materiale de blocare. Se corecteaza densitatea noroiului, jar
viscozitatea $i gelatia acestuia sunt reduse cu ftuldizanti cat mal mult posibil. Pentru imbunatatirea
proprietatllor lubrifiante se adauqa in noroi 10 - 15 kg/m3 praf de
grafit sau cateva procente de petrol.ln acest mod se micsoreaza pericolul de prindere prin
lipire a coloanei de burlane, mai ales in sonde deviate.
Garnitura de foraj se introduce $i se extrage cu 0 vlteza moderate pentru a evita fisurarea
tormatiunilor ori afluxul de gaze in sonda. Pentru determinarea exacta a talpii sondei, se rernasoara
lungimea garniturii de foraj.
Dinu AlexandruPregatirea burlanelor §i a accesoriilor coloanei
Toate burlanele ~i accesoriile coloanei se aduc din timp la sonda ~i se veriflca, in
conformitate cu profilul coloanei. La fiecare 1000 m se aduc in plus coua, trei burlane:
considerand aceasta regula, pentru coloana de exploatare din proiect sunt necesare 7 burlane
in plus.
Burlanele se probeaza, cu apa, pe rampa sondei cu ajutorul unui agregat de cimentare. In
acest scop , la capetele fiecaru' burlan se in~urubeaza doua capace, presiunea de probare fiind
mentinuta 15 - 20 s. Ea nu trebuie sa depaseasca 80 % din presiunea minima de spargere.
Se indentifica toate burlanele, dupa marcaj, ca grosime, calitate de otel ~i Imbinare, se
mascara lungimea 10rCfara cep) ~i se numeroteaza in ordinea introducerii in sonda.
Se curata cu petrol §i se veriflca toate filetele. Protectoarele mufelor sunt
indepartate, iar cele ale cepurilor sunt reinsurubate cu mana.
Se sabloneaza la interior toate burlanele.
Ultimul burian, eel care va fi insurubat la capatul superior al coloanei, numit ~i burlan de
lansare, trebuie ales ca lungime a.i. mufa burlanului precedent sa nu se afle in dreptul capului de
coloana, acolo unde se pun bacurile de suspendare, iar capatul de sus sa se gaseasca intr-o pozitie
accesibila, la circa 1.5 m deasupra mesei rotative.
Se veriflca daca exista toate accesoriile necesare ca numar, dimensiuni, tip de filet, precum
~i functionarea lor.
Se insurubeaza pe ramps siul ales la primul burian, niplul cu valva la al treilea burian, dupa
programul stabilit. jn~urubarile se asigura impotriva desurubarf cu cordoane scurte de sudura sau
cu ra~ini epoxidice, daca burlanele nu sunt sudabile.
Se monteaza centrorii ~i scarificatorii pe burlane cu inele de blocare.
Preqatirea lnstalatiel ~i a sculelor de tubare
La coloanele lungi ~i grele, se verifica principalele componente ale instalatiei de foraj,
in primul rand sistemul de franare al troliului ~i cablul de foraj.
Se controleaza functionarea podului mobil de tubare. Acoto unde nu exists, se
rnonteaza unul la inaltimea unui burlan deasupra podului sondel.
Daca masa rotative nu poate suporta greutatea coloanei de burlane sau daca diametrul
mufelor depaseste diametrul de trecere al mesei, aceasta se indeparteaza ~i in locul el, pe grinzile
substructurii, se rnonteaza un suport special pentru broasca cu pene.
Dinu AlexandruChlolbasu trebuie sa fie suficient de lungi pentru a putea monta capul de cimentare sau
capul rotativ in cazul rotirii coloanei.
In prevenitorul cu inchldere partial a se schimba bacurile de prajmi cu bacuri pentru
coloana respective.
Se aduc la sonda sculele de tubare ~i se venfica daca ele functioneaza, nu sunt uzate
~i corespund cu diametrul ~i greutatea coloanei: elevatoare simple sau cu pene, elevatoare pentru
ridicarea burlanelor In turla, clesti mecanici sau mecanizatl, protectoare de filet
usor demontabile. Clestii trebuie sa aiba falci ~i bacuri de rezerva,
Daca nu se folosesc clestn mecanizati, pentru insurubarea burlanelor se foloseste 0 franghie
suficient de lunga cu diametrul de 40 mm. Cu clestii mecanici burlanele doar se strang. Momentul
de stranqere se controleaza cu un indicator de moment, montat pe coada destelui de strans.
Se preqatesc ftansele ~i dispozitivele de suspendare ~i de etansare a coloanei la
supratata.
De la incarcator se rnonteaza un furtun cu cana pentru umplerea coloanei. Se
asigura vaselina necesara pentru irnbinarite burlanelor.
La pompele de noroi, pistoanele, cama~ile ~i supapele uzate se schimba.
Se aduc la sonda, inalnte de lnceperea tubarn, toate substantele necesare cimentarf
coloanei, precum ~i unele echipamente necesare prepararii pastei de ciment ~i a fluidului de
separare: habe, agitatoare.
5.3.2 Introducerea coloanei de burlane
Coloanele usoare, formate din burlane cu mufa separate, se rnanevreaza cu elevatoare care
prind sub muta ~i se suspenda In masa rotative cu pene corespunzatoare diametrului burlanelor.
Coloanele mai grele ~i cele akatulte din burlane cu muta din corp se rnanevreaza cu elevatori cu
pene, care prind pe corpul burlanelor ~i se suspenda intr-o broasca cu pene asezate pe masa ori in
locul el. Penele broastei sunt manevrate simultan
~i se anqajeaza pe corpul burlanelor la aceeast Inaltime.
Tubarea incepe cu introducerea 7n sonda a primului burian, la care este insurubat ~iul
coloanei. Astfel pentru tuba rea coloanei de exploatare din proiect se vor introduce mai
intai burlanele din otel J55 cu grosimea de perete t=7.52 mm pe 0 lungime de 556 m.
Dinu Alexandru
.. ~
La primul burlan de acest tip se va insuruba ~iul ales, ~i anume ~iul cu valva de retinere cu
bila din aluminiu §i caleta de ciment. Capatul superior al ftecarut burlan se ridica pe podul sondei
cu ajutorul unei macarale existente pe rarnpa sau prin legarea burlanului de eel precedent. De pe
pod, burlanul este prins cu elevatorul simplu §i ridicat in turla. Daca se foloseste un elevator cu
pene, prea greu pentru a fi de pia sat lateral ~i inchls pe burian, acesta este apucat cu un elevator
usor atarnat cu doua bucati de cablu de bratele elevatorului greu, de rnanevra ~i ridicat In turla.
Dupa ce capatul inferior al burlanului se ridica suficient de sus, se desface protectorul cepului.
Pentru reducerea momentului de frecare, evitarea griparii §i asigurarea etanseitatil irnbinarii,
filetul mufei se unge cu 0 unsoare stabila la temperaturi ~i presiuni ridicate, preparata dintr-un
ulei mineral ( din petrol naftenic), stearat de aluminiu ( sau litiu) ~i praf de grafit .
Se introduce cepul burlanului atarnat in mufa celui suspendat in pene. Operatia se
~ face cu multa atentie pentru a evita deteriorarea filetelor ~i a supratetelor de etansare,
Burlanul atarnat se aliniaza cu cel de jos pentru a Impiedica incalecarea spirelor. La inceput,
pana la angajarea cepului In rnufa, burlanul atarnat se roteste Incet.
Imbinarea se strange cu clestn mecanici sau mecanlzaf pana cand momentul atinge
o valoare predetermlnata, dependenta de tipul imblnari! ~i de diametrul burlanelor. Astfel:
- burlanele din otel J55, cu diametrul D = 5 in, cu grosimea de perete tl=7.52 mm ~i filet
rotund lung se vor strange cu un moment optim de 310 kgf*m;
- burlanele din otel J55, cu grosimea de perete t2=6.43 mm ~i filet rotund lung se vor strange
cu un moment optim de 250 kgf*m;
- burlanele din otel J55, cu grosimea de perete t3=5.59 mm ~i filet rotund scurt se vor
strange cu un moment optim de 185 kgf*m;
Dupa insurubare, podarul prinde pe burlan elevatorul de manevra, coloana se ridica.f
;~.
incet din pene ~i apoi se introduce in sonda cu vlteza redusa, mai ales cand exista pericol de
fisurare a formatlunilor.
In timpul introducerii coloanei, pe lungimea ultimului burlan insurubat, elevatorul usor
se prinde sub mufa burlanului urrnator, ridicat deja cu capatul superior pe podul sondeL
Pe parcursul introducerii, coloana se umple permanent cu noroi, dupa 5 - 10 bucati
adauqate.
Oinu AlexandruLa introducerea coloanei, se supraveqheaza indicatorul de greutate ~i iesirea noroiului la
derivatie, Datorita frecarllor cu peretu gaurii de sonda ~i cu noroiul din jur, la ridicarea din pene
sarcina creste usor, iar la coborare scade In aceeasl masura, cu 10-20 kN ta 1000 m. Oaea variatiile
sunt mutt mai mare, insearnna ea exlsta 0 tendinta de prindere, ori coloana se sprijina pe diverse
praguri de-a tungul gaurii de sonda,
Trebuie evitata coborarea elevatorului sub mufa, cand coloana se sprijina pe un prag; daca
aeeasta scapa brusc, mufa loveste de elevator ~i se poate smulge 0 imbinare.
Iesirea noroiufui fa derivatre se supraveqheaza pentru a observa 0 eventuala pierdere
de drculatie sau 0 postbila manifestare a sondeL
Colona se va opri la eel putln 3 m de talpa sondei; pe ea ar putea fi depus detritus care ar
infunda valva ~iului.
Se monteaza eapul de cimentare ~i se circula aproximativ volumul sondeL Ctrculatia
trebuie Insotita de rnanevra deoarece cofoana este echipata eu scarificatori: la Inceput pe
2 m, apoi pe 6 m.o schema de manevrare a burlanelor de tubaj este prezentata In figurile urmatoare:
Dinu AlexandruCapitolul6
Cimentarea sondei
6.1 Calculul ctmentar]] coloanelor de tubare
Prin operetta de cimentare la 0 sonda se reallzeaza plasarea intr-o anumlta zona a unui amestec
fluid denumit curent pasta de ciment. In timp pasta face priza ;;i se intareste formand piatra de ciment.
Scopul acestei operatil este multiplu:
prin cimentarea spatiului inelar, se impiedica circulatia nedorita a fluidelor prin spatele
coloanelor, dlntr-un strat in altul, spre suprafata sau In interiorul lor, prin perforaturi ori pe la
siu:
- prin intermediul cimentului, burlanele sunt solidarizate de peretii gaurii de sonda, Ca urmare,
coloanele tubate sunt capabile sa prela sarcinile axiale create de greutatea proprie, de
greutatea lainerelor ;;1a coloanelor agatate de ele, de presiunea exercitata in prevenitoare sau
in caput de eruptie, daca sonda este inchlsa sub presiune, de variatiile de presiune ;;i de
temperatura.
Prin etansarea spatiului inelar, burlanele sunt protejate in exterior de actiunea agresiva a
ape lor subterane mineralizate;
Clrnentarite efectuate imediat dupa introducerea coloanelor de burlane, uneori ;;1cele efectuate in
gaura netubata pentru a combate pierderile de noroi sau manlfestarile
eruptive, se numesc cimentan primare. Cirnentarue de remediere, cele pentru retragerea de la un strat
epuizat sau inundat, de izolare a unui strat cu gaze sunt considerate cirnentari secundare.
Pentru 0 cimentare de coloana trebuie sa se cunoasca cantitatlle de materiale necesare, utilajele ce
urmeaza a fi folosite ;;i durata operatiei respective care nu trebuie sa depaseasca timpul admisibil in care
pasta de ciment permite deplasarea ei fara dificultati.
Principalele elemente care trebuie luate In atentie la calculul unei cirnentart de coloana
sunt:
- stabilirea intervalului de cimentat, respectiv inaltimea de cimentare;
- proprietatlle fizice ale pastei de ciment (densitate ;;i caracteristici geologice), functle de tipul de
pasta corespunzator condltlilor date;
Dinu Alexandru
. ~.
. ~.
- 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 ~i volumul fluidului separator (fluidului tampon), pompat inaintea
pastel de ciment;
- tipurlle ~i numarul de echipamente necesare efectuarii operatiet de cimentare:
autocontainere ~i agregate de cimentare,;
- unele rnanrm specifice efectuarii operatiei: debite, presiuni de pompare, presiuni in zone
deosebite ale sondei ~i durata operatlei,
in mod oblsnuit, crnentarile de coloane se fac pe urmatoarele intervale:
- coloanele de ancoraj - pe intreaga inaltime, fiind necesara obtinerea unei foarte bune legaturi
intre coloane ~i rocile traversate;
- coloanele pierdute (Iainerele), fie ca sunt coloane intermediare sau de exploatare pe lntreaga
inaltime;
- la coloanele intermediare se constdera cea cu valoarea cea mai mare dintre asa numitele
inaltimi: geologica ~j tehnlca: din punct de vedere geologic coloana trebuie dmentata de la baza pana
deasupra unor zone ce nu pot rarnane In contact mai indelungat cu fluidul de foraj indeosebi zone cu
roci instabile; in cazurile in care exista la
sonda respectiva 0 coloana lntermedlara precedents pasta de ciment urmeaza sa ridice eel putin 100m In
interiorul acestei coloane; din punct de vedere tehnic inaltimea de
cimentare se stablleste astfel incat in intreaga perloada de existenta a sondei sa nu apara o situatle de
solicitare a coloanei care sa puna in pericol integritatea acesteia;
- la coloanele de exploatare, din punct de vedere geologic side exploatare, pasta de ciment trebuie
sa se rid ice cu eel putln 200 - 300 m deasupra celui mal de sus strat productiv; daca Inaintea coloanei de
exploatare exlsta 0 coloana intermedlara pasta de ciment urrneaza sa se rid ice in interiorul acesteia din
urma pe 0 dtstanta de eel puttn
150 ...200 m; si la coloanele de exploatare de lungimi mari ~i cu intervale de cimentare
relativ reduse se impune considerarea inaltimii de cimentare din punct de vedere tehnic; §i in aceste cazuri
se opteaza pentru inaltimea de cimentare cu valoarea cea mai mare.
86.0
Dinu Alexandru6.1.1 Cimentarea coloanei de ancoraj
In calculul de cimentare a coloanei se va determina:
- tnatimea de cimentare;
propnetatile fizice ale pastei de ciment;
- volumele de fluide pompate in sonda la cimentare;
cantitatile de materiale necesare prepararli pastei;
- echipamentele necesare prepararil ~i pornparf paste;
presiunea flnala de cimentare;
Date de calcul
? diametrul coloanei: Da= 10 3/4 in= 273.05 mm;
~ adanclmea de introducere a coloanei: Ha=7s0 m;
~ diametrul sapei de foraj: Dsa=13 5/8 in= 346.075 mm;
~ distanta de la slu la inelul de retinere: h= 20 m;
~ compunerea coloanei de tubare:
0 ...650 m h=650 m tl=8.89 mm
~ gradientul de fisurare al rocilor:
ffis=fp+ 0.03 bar/rn:
pp= 86.08 bar;
fp=-=0.114 bar/rn:750
fp=0.144 bar/m:
y densitatea fluidului de foraj: Pna=1170 kg/m3;
~ viscozitatea plastica a fluidului de foraj: 'lpn= 16.61 cP;
~ tensiunea dlnarnlca de forfecare a fluidului de foraj: To=2.94s N/m2;
'jP> coeficientul de cavernometrie: kl = 1.2;
~ coeficientul de pierderi prin manipulare ~i de amestecare a pastei cu fluidul de foraj in zona
de contact: k2=1.0;
~ coeficientul de compresibilitate al fluidului de foraj datorlta aerarii: k3=1.03;
Dinu Alexandru1. Inaltimea de cimentare
;
~
Dinu AlexandruColoana de ancoraj se dmenteaza pe I'ntreaga Inaltime. Deci:
Hc=Ha= 750 m;
ill Densitatea
2. Caracteristicile fizice ale pastei de ciment
Densitatea mInima a pastel de ciment se va calcula astfel:
Ppmin = Pn + (100 ... 300)=1170+200=1370 kg/m3
Densitatea maxima, pentru evitarea flsurarf rocilor;
Ppmax = Pf - (100 ... 200)kgjm3
r, 0.144Pf = - = --, 105 = 1468 kgjm3
9 9.81
Ppmax = 1468 - 150 = 1318 kgjm3
Deoarece cimentarea coloanei de ancoraj necesita folosirea unel paste de ciment cu calitati
superioare iar din calcul densitatea pastei este mica, se va alege pentru cimentarea coloanei de
ancoraj 0 pasta cu densitatea:
Pp= 1750 kgjm3;
Aceasta pasta se lncadreaza In categoria pastelor normale, care se prepare din
~ ciment $i apa,
b)_ Caracteristicele reologice
Se apreclaza In raport cu caracteristicile fluiduJui de foraj:
- viscozitatea plastica:
I1pp=I1pn,1.3= 1.3, 16.61= 21.59 cP;
- tensiunea dtnamica de forfecare:
Tpo=1.2 'TnO= 1.2 ,2.945= 3.534 Njm2
3. Volumele de fluide pompate In sonda a)
Volumul de pasta de ciment
Pasta de ciment umple intreag spatiul inelar $i interiorul coloanei pe inaltimea h=
10m de la baza
in care: Ae - aria spatiulul inelar;
Ai - aria lnterioara a coloanei de ancoraj;
D
Dinu Alexandru
Ae = "n
4'(2Dsd-
2) ="4
n' 2(Dsa . kl - 2Da)
n
n
in care: Dsd-diametrul sondei calculat In functie de diametrul sapei; Da-
diametrul nominal al coloanei de ancoraj;
Ae = "4 (1.2 . 0.3460752 - 0.273052) = 0.05429
mZ
Ai ="4' (Da - 2tZ)2 :::: "4' (0.27305 - 2 . 0.01143)2 = 0.0491 mZ
1.
Vp = 0.05429·750 + 0.0491 . 20 = 41.7 m3
b) Volumul de fluid de refulare
Fluidul de refulare se introduce In coloana pe intervalul de la inelul de retlnere pana la
suprarata:
Vn = k3 . Ai' (Ha-h)$.
n 2Ai = -. Dim
4
in care: D1m- diametrul interior mediu al coloanei;
tn,- grosimea medie de perete;
Dim = Da - 2tm
11 . tl + (12 - h)·tz 650· 8.89 + 11.43· (100 - 20)tm = H-h = 750 _ 20 = 9.168 mm
Dim = 273.05 - 2 . 9.168 = 254.714 mm
Ai = ~. 0.2547142 = 0.05093 mZ
Vn = 1.03·0.05093· (750 - 20) = 38.29 m3
=
4. Cantitatile de materiale pentru pasta de ciment
Pentru prepararea a 1 m3 de pasta se folosesc:
- ciment:
Pp - Pa 1750 - 1000 3mc=Pe Pc _ Pa = 3150· 3150 _ 1000 = 1098.8 kg/rn
- apa:
_ Pc - Pb _ 3150 - 1750 _ 3 3Va - Pc _ Pa - 3150 _ 1000 - 0,651 m 1m
..:~ Factorul apa-rtment:
rna Va ' Pa 0,651 . 1000m = -m-
c = me = 1098.8 = 0,592
Pentru intregul volum de pasta se folosesc:
ciment: Me = k3• qc' Vp = 1,05·1098.8·41.7 = 48111 kg
apa:
5. Echipamentele necesare prepararii §i pomparii pastel de ciment
Nurnarul de autocontainere necesare transportarf ~i allmentam agregatelor cu ciment este
dat de relatia:
Me 48111Nac = Mac = 10000 = 4.8
-:j Rezulta ca vor fi necesare 5 autocontainere tip APC - 10.
Numarul de agregate de cimentare:
Nac 5 .Nag = 2 = '2 2.5
:~. ~ Sunt necesare, deci, 3 agregate de cimentare.
6. Presiunea finala de cimentare
Presiunea finala este presiunea maxima In operetta de cimentare. Ea va fi data de relatia:
Pf = Pm ax = Pc + Pp
Presiunea de crculane se deterrnlna cu relatia:Pc = 0.012' Ha = 0.012 . 750 = 9 bar
Presiunea datorata diferentei de densitate a fluidelor:
Pp == (Pp - Pn)g( Ha - h)=(1750-1170)9.81(750-20)=41.53 bar.
Deci:
p, = 9 + 41.53 = 50.53 bar
6.1.2 Cimentarea coloanei intermediare
In calculul de cimentare at coloanei se va determina:
- Inatimea de cimentare;
- densitatea ~i tipul de pasta;
- volumulele de fluid pompate;
- cantltatile de materiale necesare prepararu pastel;
- echipamentele necesare prepararu ~i pornparn pastei;
- graficul de variatie a presiunii de pompare;
Date de calcui
- diametrul coloanei: D.= 7 5/8 in= 193.675 mm;
- adanclrnea de introducere a coloanei: Hi=1950 m;
- adancirnea de introducere a coloanei de ancoraj: Ha= 750 m;
- diametrul sapei: Dsi=9 5/8 in= 244.475 mm;
- compunerea coloanei de tubare din :
- dlstanta de la baza coloanei la inelul de rettnere: h=20 m;
- diametrul coloanei precedente( de ancoraj): Da= 10 3f4 in= 273.05 mm;
- grosimea medie a peretului burlanelor coloanei de ancoraj: tma= 9.168 mm;
- diametrul interior al coloanei de ancoraj: Dima= D, - 2tma = 273,05 - 18.34 = 254.71 mm
- gradientul de fisurare la baza coloanei intermediare:
rfiS=rp+ 0.03 bar/m: Pp=
248.68 bar; rf=0.177
bar/rn:
- densitatea fluidului de foraj: pni= 1300 kg/m3;
- coeficientul de cavernometrie: kl = 1.2;
=
T[
T
- coeficientul de acoperire a pierderilor de pasta In strate ~i fa contactul cu fluidul de foraj:
k2=1.05;
- cresterea posiblta de presiune mtertoara in coloana tntermediara ulterior fixarii: pi=150 bar;
- reducerea posibila de temperatura In coloana: I1t = 30°C;
1. Ina1timea de cimentare
Se vor determina doua Inaltimi de cimentare: 0 Inaltime din punct de vedere geologic, Hcg ~i
0 inaltime de cimentare din punct de vedere tehnic, Hct• Se va lua in considerare cea mal mare
dintre aceste doua inaltimi.
Pentru cazul de fata Inaltimea Hcg satlsface condttia lzolarii complete a zonei de sub
baza coloanei de ancoraj; pasta de ciment urrneaza sa se ridice in interiorul coloanei precedent( de
ancoraj) pe 0 distanta de 100 m:
Hcg = Hi - Ha + 100 = 1950 - 750 + 100 = 1300 m
Ina1timea de cimentare tehnica previne cedarea coloanei la solicitarea de intindere cand, pe
langa greutatea proprie a portluni. necimentate apar forte suplimentare axiale prod use de cresterea
presiunii in interiorul coloanei ~i de reducere a temperaturii.
Valoarea inaltimii de cimentare d.p.d.v tehnic este data de relatla:
qmgHi + Fpj + Filt - Fads1Hct -=--------
qmg
unde qm este masa medie pe unitatea de lungime a burlanelor coloanei:
qm = q = 39.29 kg/rn"
tm - grosimea medie a peretului burlanelor;
tm = 8,33 mm
Dml- diametrul interior mediu al burlanelor;Dmi = D. - 2tm = 177,015 mm
Fpi - forta suplimentara prod usa prin cresterea presiunii interioare
Fpi = u- '2 . Dim' Pi
Deci:
Il- coeficientul lui Poisson; pentru otet 1l=0,3;
Fpi = 0,3· '2' 0,1770152 • 150 . 105 = 221376 N
Filt - torta supllrnentara produsa prin reducerea temperaturii;
F llt = a . ilt . E . Abm
Abm- aria sectiunii transversale a burlanelor
53
;
-
Dinu Ale)olJ'lc~
Abm = ntm(Di - tm) = rr : 8,33· (193,675 - 8,33) = 4847.9 mrrr' = 4847.9· 10-6n a-
coeficientul de dilatare liniara a otelului I a =11'10-6;
E - modulul de elasticitate a otelutui: E=2,06'1011 Njm2
Deci:
Filt = 11 '10-6• 30.2,06.1011.4847.9.10-6 = 329560 N
Rezulta:
Hct
-39,29·9,81· 1950 + 221376 + 329560 - 961000
39 ,29 . 9,81 - 886 m-
Deoarece Hcg>Hct inaltimea de cimentare a coloanei intermediare este:
He = Heg = 1300 m
Densitatea minima:
2. Densitatea §i tipul pastei de ciment
kgPpmin = Pn + (100 - 300)'-3 m
kgPpmin = 1300 + 200 :::::1500 m3
Densitatea maxima
Ppmax= Pr - (100 - 200) .kg/rn"
ff 0.177 5 3Pf=-=--·10 = 1806kgjm
g 9,81
Ppmax = 1806 - 100 = 1706 kg/rn?
Se va alege 0 pasta de ciment normala, preparata din ciment praf $i apa, cu
~ 3i densitatea: Pp= 1750 kgjm •
~ Densitatlle apei ~i cimentului praf sunt urmatoarele:
Pc = 3150 kg/rn"
Pa=1000 kg/m '
Dinu Alexandru
54
TI TI
3. Volumele de fluid pompate in sonda
Volumul de pasta de ciment
La finalul operatiei de cimentare sltuatia din sonda este cea reprezentata in figura
urmatoere:
:~
In conformitate cu aceasta figura volumul pastei de ciment este:
Vp = ~4 . (D2d - D2) . CHC - h') + ~4 . CD? - O?)h' + ~4 . O?· . hS J ra I 11
In care: Dsd = .jk"; n, = .f[2. 244.475 = 267.808 mm;
D, - diametrul sapei, Ds=244.475 mm;
Dja - diametrul interior al coloanei de ancoraj, Dia=254.714 mm; Di -
diametrul exterior al coloanei intermediare, Dj=193.675 mm;
Djj - diametrul interior al coloanei intermediare la partea de jos, Dii=177.015 mm; He-
inaltimea de cimentare, He= 1300 m;
h - distanta de la baza coloanei la inelul de retinere, h= 20 m;
h' -lnaltimea de ridicare a pastei In interiorul coloanei de ancoraj, h'= 100 m; Din
calcule va rezulta volumul total al pastei de ciment:
Vp = "4' (267.8082 - 193.6752)(1300 - 100) +"4' (254.7142 - 193.6752) • 100 +"4
Vp=34.867 m3. 177.0152 • 20
Volumul de fluid de refulare
Considerand compresibilitatea k3=1,03, volumul de fluid de refulare este:
Vn = k3 . ~. O~m . (Hi - h) = 1,03 . ~. 0,1770152 • (1950 - 20) = 48,897 m3
4. Cantitatile de materiale necesare prepararii pastei
Pasta de ciment ateasa, pasta norrnala, se prepare din ciment ~i apa. Cantitatile
corespunzatoare de ciment ~i apa pentru prepararea a 1 m3 de pasta sunt:
Pp - Pa 1750 -1000 3qc=Pc Pc _ Pa = 3150· 3150 _ 1000 = 1100 kg/rn
_ Pc - Pb _ 3150 - 1750 _ 3 3Va - Pc _ Pa - 3150 _ 1000 - 0,650 m /m
Factorul apa - ciment:
qa v, . Pa 0,650' 1000m = -qc:::: qc:::: 1100 = 0,59
Cantitatile totale de materiale necesare sunt:
- ciment: !Vic = k3 . qc . Vp = 1,05· 1100 . 34.867=40271.38 kg;
- apa:Va = k3 . Va • Vp ::::1.05'0.650·34.867=23.79 rrr':
5. Echipamentele necesare prepararii Si pomparii pastei de ciment
Numarul de autocontainere necesare transportaru ~i altmentarf agregatelor cu ciment este dat de
relatia:
N :::: Me = 40271.38 = 4.0271 == 5 autocontainere tip APC - 10ac Mac 10000
sau
este:
Nac = Me = 40271.38:::: 3.35 == 4 autocontainere tip APC - 12Mac 12000
Nurnarul de agregate de cimentare:
Nag = Nac = § == 3 (pentru autocontainere tip APC - 10)2 2
Nag = Nac = ~ = 2 (pentru autocontainere tip APC - 12)2 2
6. Variatia presiunii de cimentare
in orice moment al operatiel de cimentare presiunea de pompare data de agregate
P = Pc + Pp
Pc - presiunea de circulatie, de Invingere a rezistentelor hidraulice;
Pp - presiunea data de coloanele de fluid;
IT
= --
Se determine corelatia dintre volumul de pasta ~i volumul interior al coloanei:
- volumul de pasta:
- volumul interior:
Vic = '4 . Dti . Hi = '4' 0,1770152 . 1950 = 47.964 m'
Deoarece Vp<Vic la finalul pornpanl pastei numai 0 parte din coloana are pasta de ciment,
restul este plina cu fluid de foraj. Inaltimea ocupata de pasta de ciment In coloana
de tubare este:
Vp 34,867H = 1417.6 m
p ~·D~ ~·017701524 II 4 '
Presiunea de drculatie este:Pc = 0,012· Hi = 0,012 . 1950 = 23.4 bar
Presiunile de pompare In diferite momente caracteristice ale operatlet ~i volumele
pompate pana In aceste momente sunt calculate in continuare.
Schema de calcul este urmatoarea:
1. La inceputul operatlel:
Pc::::23.4 bar
PP1:::: 0
pi=p-= 23.4 bar;
Vl=O
57
'I
" ~'
" i:
.. ::',".
Dinu Alexanr- LJ2. La terminarea pomparii pastei de ciment, dupa care incepe pomparea fluidului de refula~
(fig. a)
Pc= 23.4 bar
Ppz = Pez - Pi2 = Pn . g' Hi - [Pn . g(Hi - Hp) + Pp . g. Hp] = (Pn - pp)g. Hp = (1300 .
1750)·9,81· 1417.S := -62.57 bar
P2=Pc+ppz=23.4 - 62.57= -39.17
V2=Vp= 34.867 m3
Deoarece presiunea este negativa in acest moment al clmentarlt, fluidul se va deplasa In
sonda doar gravitational, datorita dlferentel de presiune hldrostatlca .
3. in momentulin care pasta de ciment a ajuns la baza coloanei (fig. b):
Pc= 23.4 bar
Pp2 = Pe2 - Pi2 = Pn . g. Hi - [Pn . g(Hi - Hp) + Pp . g. Hp] = (Pn - pp)g . Hp = (1300-
1750)·9,81· 1417.5 = -62.57 bar
P3=23.4 - 62.57= -39.17
V3 := Vic ="4' 0,1770152 ·1950 = 47.964 m3
Deoarece presiunea este neqativa In acest moment al omentaru, fluidul se va deplasa in
sonda doar gravitational, datonta dlferentei de presiune hidrostattca.
4. La finalul operatiei de cimentare
Pc= 23.4 bar;
Pp4 = Pp . g . He + Pn . g(H[ - He) - [pp . g . h + Pn . g(He - h)]
= Cpp - Pn) . g(Hc - h) =
=(1750-1300)-9.81,(1300-20).105=56.5 bar
P4=Pmax=23.4 + 56.5= 79.9 bar;
V4=Vp+ Vn= 34.867 + 48.897= 83.764 rrr';
Deci coordonatele punctelor sau momentelor caracteristice sunt urmatoarele:
1. (V1=0; Pl=23.4)
2. (V2=34.867; P2=-39.17 )
3. (V3=47.964; P3=-39.17 )
4. (V4=83.764; P4=79.9 )
58
Dinu Alexcdr'-..lGraficul de vanatle at presiunii de pompare In functle de volumul pompat pentru
cimentarea coloanei intermediare este prezentat In figura urmatoare:
80 -
70
60
50
40
:~:,
30
-.;'~ 20 - ,££
10
.~
'.:
Analizand graficul de varlatie al presiunii de pompare cu volumul se observe ca
presiunile P2 §i P3 se afla sub linia de p=D: In acest caz deplasarea fluidului In sonda pe un anumit
interval de volum §i, deci, de timp se face numai sub mfluenta diterentei de
~ presiune hidrostatlca: pompele agregatelor au rolul de a Impinge fluidul In manltoldel
~ instalatiei.: ;.
'~
.~
59
Dinu Alexandru6.1.3 Calculul cimentarll coloanei de exploatare in regim turbulent
Cerlntele prlvlnd calitatea cimentarilor coloanelor de ancorare sunt mult mai severe decat
pentru celelalte coloane. Se cere 0 cat mal buna izolare intre strate, fapt asigurat in primul rand
de indeparterea fluidului de foraj ~i de 0 buna aderenta a pietrei de ciment de peretele sondel ~i
de peretele exterior al coloanei.
Unul dintre principalii factori de natura tehnoloqka cu influenta mare asupra Indepartarii
ftuidului de foraj este regimul de curgere al pastei de ciment in spatiul inelar dintre peretele
sondel ~i coloana. Prin regimul turbulent se asiqura, la curgerea pastei, 0 dlstrlbutle unitorma a
vitezei de curgere pe intreaga sectiune transversale a spatiulu' inelar. Acest fapt contribute In
buna masura ~i la indepartarea turtei de colmatare de pe
peretele sondei, fapt ce asigura un contact direct piatra de ciment - roca,
In realizarea curgerii turbulente un factor de baza este viteza de curgere. Valoare acesteia
trebuie sa fie cel puttn egala cu asa numita viteza critlca. La randul sau aceasta vlteza depinde in
foarte mare masura de caracteristicile fizice ale fluidului care curge, in cazul de fata pasta de
ciment ~i de confiquratia spatlului de curgere.
Se impune realizarea regimului turbulent cel putin pe un interval in spatlul inelar de la baza
coloanei pana deasupra zonei productive. Obisnuit, pentru siguranta se asiqura regimul turbulent
pe intregul interval de inaltime de cimentare a coloanei de exploatare. Cu alte cuvinte se doreste
realizarea de regim turbulent din momentulinceperii ridlcarii pastel de ciment in spatiul inelar
pana la sfar~itul operatiel de cimentare.
La 0 cimentare de coloana in regim turbulent primele probleme ale calculului cirnentarli:
inaltlmea de cimentare, caracteristicile flzlce ale pastel de ciment, volumele de f1uide pompate In
sonda, cantltatlie de materiale necesare prepararii pastel ~i nurnaru: de echipamente sunt aceleasi
ca ~i la calculele de coloane de ancoraj ~i lnterrnedtara, Ele nu vor mai fi repetate la acest calcul de
cimentare. Vor fi prezentate elementele specifice clrnentarii turbulente.
Date de baza necesare calculului
- diametrul coloanei: De::: 5 in::: 127 mm;
- adancimea de introducere a coloanei: He::: 2500 m;
- diametrul sapei pentru coloane de exploatare: Dse= 6 % in= 171.45 mm;
60
- diametrul coloanei anterioare( interrnedtara): OJ= 7 5/8 in= 193.675 mm;
adanclmea de introducere a coloanei intermediare: Hi= 1950 m;
Oinu Alexandru
coeficientul de caverns pentru intervalul de sub coloana interrnediara: kr= 1.15;
- densitatea fluidului de foraj: Pne= 1500 kg/m3;
- viscozitatea plastica a fluidulul de foraj: Ilpn=27.5 cP;
- tensiunea dinarntca de forfecare a fluidului de foraj: TOn=5.75 n/m2;
- dlstanta dintre inelul de retlnere ~i slul coloanei de exploatare: h=30 m;
- inaltimea de cimentare a coloanei de exploatare: Hce=He- Hi + 200= 750 m) pasta se ridica In
interiorul coloanei intermediare pe 0 Inaltime de 200 m;
- compunerea coloanei de exploatare rezultata din calculul de rezlstenta:
0 ... 1434 m h=1434 m tl =5.59 mm, otel J55
1944 ... 2500 m b=556 m t2=7.52 mm, otel J55
- densitatea cimentului praf: Pc= 3150 kg/m3;
Date suplimentare necesare calculului cimentarii
- grosimea medie a peretului burlanelor coloanei de exploatare:
It, . I, 5.59· 1434 + 6.43 . 510 + 7.52·556tme = ~e I:::::: 2500 = 6.19 mm
- diametrul interior mediu al coloanei de exploatare:
Die = De - 2tme = 127 - 2·6.19 = 114.62 mm
- diametrul sapei in zona de sub coloana intermediara:
Dsd =.jk;_. n, = -)1,15 '171,45 = 183,85 mm
- diametrul interior al coloanei intermediare: Du= 183.85 mm;
- aria sectlunllor de curgere In sonda:
• aria tnterioara a coloanei de exploatare:
Aj'e = T
_t. D
2· = -T
·t011462
2 = 00103 m
2
4 re 4 ' ,
• aria exterioarat a spatiulul inelar):
Aee = ~ (D~d - Dn = ~. (0,183852 - 0,1272) = 0,0138 m2
61
- factorul de compresibilitate a fluidului de foraj: k2= 1.03;
Dinu Alexandru
_ . Pp - Pa _ 0 . 1800 - 1000 _me - Pc Pc _ Pa - 315 3150 -1000 -
- factorul de pierderi: ks= 1.05;
a) Densitatea pastei de ciment
Ppmin = Pn + (100 ... 300), kgl m'
.
.;
- viscozitatea plastica:
Ppmin = 1500 + (100 ... 300) = 1600 ... 1800 kgl m'
b) Proprietatile reologice ale pastei
YJpp = 1.3· YJpn = 1,3·27.5 = 35,75 cP
j - tensiunea dinamica de forfecare:
~ Top = 1.2· Ton = 1,2·5.75 = 6.9 N/m2
. ·s
c) Volumele de fluide pompate in sonda
c.l Volumul de pasta de ciment
Vp = Aee . Hee + Aie . h = 0,0138· 750 + 0.0103 . 30 = 10.659 m '
c.2 Volumul de fluide de refulareVn = k2 . Aie(He - h) = 1,03· 0,0103 . (2500 - 30) = 26,204 rn'
d) Cantitiitile de materiale necesare pentru prepararea pastei
: ~.
La densitatea Pp= 1800 kg/m3 pasta de ciment se incadreaza In categoria pastelor normals,
care se prepare din ciment ~i apa,
Pentru prepararea a 1 m3 de pasta se folosesc:
- ciment:
kg1172 1m3
- apa:
_ Pc - Pp _ 3150 - 1800 _ kgVa - Pc - Pa - 3150 - 1000 - 0,628 1m3
Factorul apa - cirnent este:
rna Va . Pa m=-=--
me me
0,628'10001172 = 0,628
Pentru prepararea intregului volum de pasta se vor folosi:
ciment:
Me = k3 . me' Vp = 1,05·1172·10.659 = 13116.96 kg
Va = 1<3 • Va • Vp = 1,05 ·0,628· 10.659 = 7.028 m '
e) Echipamentele necesare
Se vor utiliza autocontainere APC - la, numarul necesar de autocontainere fiind:
Me 13116.96 . Nae = Mae = 10000 == 2 autocontamere
Pentru 0 utilizare succesiva a cate doua autocontainere fa un agregat de cimentare numarul
necesar de agregate este:
Nag = 1 agregat de cimentare
Schema de amplasare a autocontainerelor si agregatelor de cimentare este
urmatoarea:
Apa A
C
Spre sonda
Pasta de cimcnt
APC - 10 ..
Haba
6".,'"
~
~
f) Debitele de fluide utilizate la cimentare
f.1 Debitul de preparare Si pompare in sonda a pastei de ciment, QQ
Agregatele de cimentare efectueaza concomitent prepararea ~i pomparea pastei de ciment,
In condma rnentionata de folosire succesiva a cate doua autocontainere la un agregat.
Durata de preparare a pastei din cimentul transportat de un autocontainer este de
15..20 minute, functle de capacitatea acestuia. Ca urmare, durata de preparare a pastel din cele 2
autocontainere ce alirnenteaza un agregat este tp=2·(15 ..20) min. Deci, acesta este timpul de
pompare in sonda a pastei de ciment la cimentarea coloanei de exploatare. Cunoscand volumul de
pasta ~i timpul de preparare se poate determina debitul mediu de
pompare a pastei astfel:
:s:.v, 10.659 m
3 II
Qp == t = 30. 60 = 0.00592 -;- = 5.92 sp
",;.
.
.
."I
f.2 Debitul necesar realizarii regimului turbulent de curgere a pastel in spatiul inelar
Este necesar ca regimul turbulent de curgere a pastei de ciment in spatlul inelar
dintre coloana ~i peretele sondei sa fie asigurat din momentulin care pasta a ajuns la baza coloanei
~i a inceput sa treaca in spatele coloanei. In majoritatea cazurilor acest regim se mentine pe
intreaga perloada de ridicare a pastei. Decl, pana la finalul cimentaru,
Debitul de pompare pentru realizarea regimului turbulent trebuie sa fie cel putin egal cu asa
numitul debit critic.
Considerand pasta de ciment un fluid de tip binqhamian, viteza critica se determine
cu urmatoarea relatie:
v.. = 25 ~ Pp - 25 . ~i800 = 1.547 m/s
Debitul corespunzator acestei viteze:
3Qn = Vcr' Ace = 1.547·0,0138 == 0,0213 m Is = 21,3 lis.
64
g) Volumele de fluide pompate in sonda cu debitele Qs si Qn
g.l Volumul pompat cu debitul Og
Dupa cum s-a mentionat este necesar realizarea unei curgeri turbulente a pastei de ciment
numai In spanul inelar dintre coloana ~i peretele sondel. Cat timp pasta se afla tn interiorul
coloanei nu intereseaza regimul de curgere a fluidelor aflate ln sonda.
Se pornpeaza cu debitul Qp pana cand pasta a ajuns la baza coloanei ~i urmeaza sa
treaca In spatlul inelar. Deci volumul pompat cu acest debit este egal cu volumul interior al
coloanei:
Vpp = Vic = Aic . He = 0,0103 . 2500 = 25.75 m3
9.2 Volumul pompat cu debitul Qn
Cu debitul Qn se pornpeaza un volum de fluid ce reprezinta diferenta dintre volumul total ce
se pompeaza la operetta de cimentare ~i volumul pompat initial cu debitul Qp.
Volumul respectiv este egal cu volumul de pasta ce se ridica In spatlul inelar:
vnn == Vp - Ai . h = 10.659 - 0,0103 . 30 = 10.35 m3
Deoarece volumul de pasta, Vp= 10.659 rrr', este mai mic decat volumul interior al coloanei,
Vic= 25.75 rrr', rezulta ca dupa pasta de ciment se pompeaza cu debitul Qp un volum de fluid de
refulare:
V' n = Vic - Vp = 25.75 - 10.659 = 15.091 m '
h) Vitezele de curgere ale fluidelor in sonda
h.1 Vitezele la pomparea cu debitul QQ= 5.92 1/5
- In interiorul coloanei:
Qp 0.00592 mVjp = Aie = 0.0103 = 0.574 Is
- In exteriorul coloanei:
_ Qp _ 0,00592 _ mvep -
Aee - 0
,01 38 - 0.429 Is
- In interiorul coloanei:
h.2 Vitezele la pomparea cu debitul Qn= 21.3 1/5
_ Qn _ 0.213 _ mVtn - Aie - 0.0103 - 2.067 Is
- In exteriorul coloanei:
n
_ Qn _ 0.0213 _ mYen - Aee - 0.0138 - 1.54 Is
i) Presiunile de pompare in sonda
In orice moment al operatiet de cimentare presiunea de la agregate, Pa, este deterrnlnata
de: caraeteristicile fizice ale fluidelor in drculatie, pozitille ocupate de aceste fluide, confiquratia
spafiilor de curgere ~i vitezele de deplasare ale fluidelor.
Presiunea de pompare este exprimata prin relatia qenerala:
Pa = Pp + Pc + Pm
in care: Pp este presiunea data de coloanele hidrostatice ale fluidelor;
pcpresiunea de circulatie pentru invingerea rezistentetor hidraulice( cadere de presiune
ln circulatie:
Pm - caderea de presiune in manifold, de la iesirea din pompele agregatelor pana la intra
rea in coloana ~j presiunile necesare circulatiei prin capul de cimentare, dechiderea primului dop de
cimentare ~i ~iul coloanei; in valoarea lui Pm este cuprinsa ~i presiunea necesara Invingerii frecarilor
dopurilor de cimentare de peretele coloanei.
La randul lor:
Pp = Ppe - Ppi
Pc = Pei + PeePm = 0.7 + 10 . P . Q2
Valorile pentru Pp depind de densitatile fluidelor ~i de inaltimile ocupate de acestea in
sonda.
In ceea ce priveste presiunlle de circulane, ele se determina cu relatiile generale:
Pee = I ~e ·Ii i=1
In care Uj si ~e se refera la interiorul ~i respectiv, la exteriorul coloanei. Ele se stabilesc cu
relatlile:
R . - I
=
j
: ,:
<Xi ;;i Pe sunt coeficienti ai rezistentelor hidraulice ~i sunt functie de numerele
Reynolds ~i Bingham si se vor determina cu graficele din fig. 14 ~i 15.
Numerele Re ~i Bi sunt date de relatille:
pentru interiorul coloanei:
V·· D· . Pel -
- pentru exteriorul coloanei:
IIp
Die 0 La
B .. =---11 V' on I °IP
R = Ve • (Dsd - De) 0 P
ecl1p
(Dsd - De) 0 La
B· =-----re V • n e 'IP
Toate valorile rnarimilor necesare calculelor caderllor de presume sunt prezentate in tabelul
urrnator. Cu aceste valori se pot calcula presiunile de drculatle In orlce moment al desfasurarll
operatlel de cimentare.
In continuare se prezinta algoritmul de calcul.
1) Curgerea fluidului de foraj In interiorul coloanei la debitul QQ=5.92 1/5.
;,:{:.
Se cunosc: ve= 0.574 m/s; Pn = 1500 kg/ m3; l1pn = 27.5 CP; Lon = 5,75 N/mz;
.- ~ Die= 114.62 mm; Se
calculeaza:
Vip 0 Die' Pn 0.574·0.11462·1500
Rein = = 3588.6l1pn 0,0275
. Die' Lon 0.1146205.75
Blin = = = 41.75Vip'l1pn 0.574·0.0275
Din graficul corespunzator curgerii prin conducte rezulta valoarea coeficientului de
rezlstenta hldraullca:
Ca urmare rezulta:
Ai = 0,14
po'Vrp 1500.0.5742<Xi = Ai . 2. Die = 0.14· 2.0.11462 = 301.82
2) Curgerea fluidului de foraj in spatiul inelar la debitul QQ= 5.92 I/s.
Se cunosc: vep= 0.429 m/s; Pn = 1500 kg/ m3; llpn = 27.5 cP; Ton = 5.75 N/ m2;
Dsd- De=183.85 - 127=56.85 mm;
Se calculeaza:
Vep' (Dsd - De) . Pn 0.429·0.05685· 1500Reen = llpn = 0,0275 = 1330.29
. (Dsd - De)· Ton 0.05685·5.75Bien = vep . llpn = 0.429 . 0.0275 = 27.71
Din graficul corespunzator curgerii prin spatii inelare rezulta valoarea coeficientului
de rezistenta hidraulica:
Ae = 0,27
Pn . v~p 1500 ' 0.4292
f3e = I.e ' 2(Dsd _ De) = 0,27· 2.0.05685 = 655.5
3) Curgerea fluidului de foraj in interiorul coloanei la debitul Qn= 21.3 lis.
Se cunosc: Vin= 2.067 m/s; Pn = 1500 kg/ m3; llpn = 27.5 cP; Ton = 5.75 N/ mZ;
Die= 114.62 mm;
Se calculeaza:
v-.: Die' Pn 2.067,0.11462·1500Rein = - = 12942 llpn
0,0275
. Die' Ton 0.11462·5.75Blin = Vtn 'llpn = 2.067. 0.0275 = 11.6
Din graficul corespunzator curgerii prin conduete rezulta valoarea coeficientului de
reztstenta hidraullca:
Ca urmare rezulta:
Pn . vtn 1500· 2.0672
ui = Ai . 2. Die = 0.025· 2.0.11462 = 698.9
4) Curgerea fluidului de foraj in spatiul inelar la debitul Qn= 21.3 1/5,
Se cunosc: Ven= 1.54 m/s; Pn = 1500 kg/ m3; TJpn:::: 27.5 CP; Ton:::: 5.75 N/ m2;
Se calculeaza:
Re
Dsd- De= 183.85 - 127=56,85 mm;
= Ven . (Dsd - De)· Pn = 1.54,0.05685· 1500en TJpn 0,0275 = 4775
. (Dsd - De) . Ton 0.05685 ·5.75Bien = Ven . TJpn = 1.54. 0.0275 = 7.72
Din graficul corespunzator curgerii prin spatf inelare rezulta valoarea coeficientului de
rezistenta hidrautlca:
Ae = 0,035
Pn . v~n 1500 . 1.542
~e = Ae . 2(Dsd _ De) = 0,035· 2.0.05685 :::: 1095
5) Curgerea pastei de ciment 7n interiorul coloanei la debitul QQ= 5.92 lis.
Se cunosc: Vip= 0.574 m/s; Pp :::: 1800 kg/ m3; TJpp= 35.75 cP; Top:::: 6.9 N/ m2;
Se catculeaza:
Die= 114.62 mm;
Vip' Die' Pp 0.574·0.11462 . 1800Reip = TJpp - 0,03575 = 3312
. Die' Top 0.11462 . 6.9Blip:::: = = 38.54
Vip'TJpp 0,574·0.03575
Din graficul corespunzator curgerii prin conducte rezulta valoarea coeficientului de
rezistenta hidrauhca:
Ca urmare rezulta;
Ai = 0,13
Pp . V2ip 1800·0.574 2
aj = Ai' 2. Die = 0.13· 2. 0.11462 = 336.3
Dinu Alexandru
=
6) Curgerea pastei de ciment in interiorul coloanei la debitul Qn=21.3 I/s.
Se cunosc: vin=2.067 m/s; Pp = 1800 kg/ m ' ; llpp = 35.75 cP; LOp = 6.9 N/ m2;
Se calculeaza:
Die= 114.62 mm;
2.067·0.11462·18000,03575 = 11929
. Die' LOp 0.11462·6.9Blip = = 10.7
Vin'llpp 2.067·0.03575
Din graficul corespunzator curgerii prin conducte rezulta valoarea coeficientului de
rezlstenta hidraulica:
Ai = 0,026
Ca urmare rezulta:
Pp . vfn 1800 . 2.0672
Uj = Ai . 2. D. = 0.13· 2. 0.11462 = 872.2Ie
7) Curgerea pastel de ciment In spatiul inelar la debitul QQ=5.92 lIs.
Se cunosc: vep= 0.429 m/s; Pp = 1800 kg/ m3; l1pp = 35.75 cP; LOp = 6.9 N/ mZ;
Dsd- De= 183.85 - 127=56.85 mm;
Se calculeaza:
Vep' sd - De) · Pp 0.429,0.05685, 1 800Reep = Ilpp - 0,03575 = 1228
. (Dsd - De)· LOp 0.05685·6.9Biep = vep'l1pp = 0.429 . 0.03575 = 25.57
Din graficul corespunzator curgerii prin spatii inelare rezulta valoarea coeficientului de rezistenta
hldraulica:
Ae = 0,31
Pp . ve2p 1800·0.429 2
Dinu Alexandru~e = Ae . 2(Dsd _ De) = 0,31· 2.0.05685 = 903.2
8) Curgerea pastei de ciment In spatiul inelar la debitul Qn= 21.3 I/s.
Se cunosc: Ven= 1.54 mls; Pp = 1800 kg/ m3; llpp = 35.75 cP; Top = 6.9 N/ m2;
Dsd- De= 183.85 - 127=56.85 mm; Se
calculeaza:
Re = Yen • (Dsd - De)· Pp = 1.54·0.05685·1800 = 4408ep
llpp 0,03575
. (Dsd - De)· Top 0.05685·6.9Blep = ven'llpp = 1.54'0.03575 = 7.12
Din graficul corespunzator curgerii prin spatii inelare rezulta valoarea coeficientului de rezistenta
hldraulica:
Ae = 0,042
Pp . v~n 1800 . 1.542
~e = Ae . 2(Dsd _ De) = 0,042· 2. 0.05685 = 1576.9
Toate aceste valori sunt sintetizate In tabelul urmator.
Faza clmentar]! Coborare pasta in
cclcana
Ridicare pasta in
spatiul inelar
Fluid de
foraj
presiune in
manifold,Pm
.-i. Urmeaza sa se calculeze valorile ~i variatia presiunii de pompare in sonda in timpul
s operatiel, trasandu-se graficul de variatle a presiunii la agregatele de cimentare functte de
I volumul de fluid pompat.
Dinu Alexandru
2
In cazul de fata volumul pastei de ciment este mai mic decat volumul interior al
coloanei ~i,ca urmare, se toloseste fig. urrnatoare pentru care s-au precizat cinci
momente de calcul. Pentru fiecare din aceste momente se va calcula presiunea de lucru ~i
se va preciza §i volumul de fluide pompate pana In momentul respectiv.
Momentul a
Inceputul pomparli pastel de ciment.3
debitul de pompare: Qa=Qp= 5.92 1/5= 0.00592 m /s;
volum pompat: Va= 0;
caderea de presiune in manifold:
Pma := 0.7 + 10pp . Q~ = 0.7 + 10 . 1800.0.00592 = 1.33 bar
...~.
.'
~':i
Dinu Alexandrupresiunea coloanelor de fluide:
72
73
=
0.010]-
Ppa = 0
presiunea de drculatie in sonde ( in sends exlsta doar fluid de foraj):
Pca = anp . He + ~np . He = 336.3 . 2500 +903.2·2500=30.987 bar
presiunea la agregate:
Paa = Proa + Ppa + Pca =1,33+0+30.987=32.317 bar Dec;
punctul corespunzator acestul moment al operatiel de cimentare va avea coordonatele:
a ( 0; 32.317)
Momentul b
Terminarea pomparii pastei de ciment.
- debitul de pompare: Qb= Qp= 0.00592 m3/s;
- volumul de fluid pompat: Vb= Vp= 10.659 rrr':
- caderea de presiune in manifold:
Prob = 0.7 + 10· Pp . Q~ = 0.7 + 10· 1800.0.005922 = 1.33 bar
presiunea coloanelor de fluide:
• in exteriorul coloanei:
Ppbe = Pn . g' He = 1500 ·9,81·2500· 10-5 = 367.875 bar
• la interiorul coloanei:
10.659 (10.659)= 1800·9.81· 0.0103 + 1500·9.81· 2500 - 0.0103 398.33 bar
Deci: Ppb = 367.875 - 398.33 = -30.48 bar
presiunea de drculatie In sonda:
_- t
r336.3 .
10.659
= 24.28 bar
presiunea la agregate:
+ 301.82· (10.659)2500 - 0.0103 + 655.5 . 2500 ·10
Pab = Prob + Ppb + Pcb = 1.33 - 30.48 + 24.28 = -4.87 bar
-l 10.659 (10.659) ]-
Deci punctul corespunzator acestui moment al cperatiei de cimentare va ave a
coordonatele:
b ( 10.659; -4.87)
Momentul c
Pasta de ciment a ajuns la partea de jos a coloanei:
debitul de pompare: Qc= Qp= 0.00592 m3/s;
- volumul de fluid pompat: VC=VIC= 25.75 m3;
- caderea de presume in manifold:
Pme = 0.7 + 10· Pn . Q~ = 0.7 + 10· 1500,0.005922 = 1.22 bar
presiunea de drculatie In sonda este aceeasl ca In momentul b:
Pee = Vpapp • -A.
+ anp' ( He -
Vp) A. + f3np . He =
Ie Ie
- 336.3· 0.0103 + 301.82· 2500 - 0.0103 + 655.5 . 2500 . 10
= 24.28 bar
- presiunea coloanelor de fluide este aceasi ca In momentul b:
Ppe = 367.875 - 398.33 = -30.48 bar
presiunea la agregate:
Pae = Pme + Ppe + Pee = 1.22 - 30.48 + 24.28 = -4.98 bar
Deci punctul corespunzator acestui moment al operatiei de cimentare va avea
coordonatele:
c ( 25.75; -4.98)
Momentul d
Pasta de ciment a inceput sa treaca in spatlul inelar; incepe regimul de curgere
turbulent pentru pasta.
- debitul de pompare: Qd=Qn= 0.0213 m3/s;
- volumul de fluid pompat este acelasl ca in momentul c:
Vd=Vc=ViC= 25.75 m3
- caderea de presiune in manifold
Pmd = 0.7 + 10 . Pn . Q~ = 0.7 + 10 . 1500 . 0.02132 = 7.505 bar
presiunea coloanelor de flu ide este aceeasi ca in momentele b ~i c:Ppd = Ppb = Poe = -30.48 bar
- presiunea de circulatie in sonde:
= 698.9·10.659) 10.659
( 2500 - 0.0103 + 872.2 . 0.0103 + 1095 . 2500 = 46.64 bar
presiunea la agregate:
Pad = Pmd + Ppd + Ped = 7.505 - 30.48 + 46.64 = 23.66 bar
Deci punctul corespunzator acestui moment at operatiei de cimentare va avea
coordonatele:
d ( 25.75; 23.66)
Momentui e
Finalul operatlel de cimentare In regim turbulent.
- debitul de pompare: Qe=Qn= 0.0213 m3Js;
- volumul de fluid pompat In sonda:Ve = Vp + Vn :::::10.659 + 26.204::::: 36.863 m'
caderea de presiune la manifold: Pme=Pmd= 7.505 bar;
presiunea coloanelor de fluide:
• la exteriorul coloanei:
Ppext = Pn . g. (He - Hee) + Pp . g . Hee
:::::[1800·9.81·750 + 1500·9.81· (2500 - 750)] . 10-5
= 389.94 bar
• la interiorul coloanei:
Ppint =::: Pn . g. (He - h) + Pp . g. h =::: 1500 ·9.81, (2500 - 30) + 1800·9.81 ·30
= 368.75 bar
Deci: Pre =::: 389.94 - 368.75 = 21.19 bar
presiunea de circulatie In sonda:
Pee = ann' (He - h) + apn . h + ~pn . Hee + ~nn • (He - Hee)
:::: [698.9· (2500 - 30) + 872.2 . 30 + 1576.9 ·750 + 1095 .
. (2500 - 750)] . 10-5 = 48.51 bar
presiunea la agregate:
Pae = Pme + Ppe + Pee = 7.505 + 21.19 + 48.51 = 77.205 bar
Deci punctul corespunzator acestui moment at operatiei de cimentare va avea
coordonatele:
e ( 36.863; 77.205)
In continuare se traseaza graficul de variatle al presiunii la agregate functie de
volumul de fluide pompate in sonda,
90
80
70
60
50"i:'.B 40
IIi
30
20
10
0
-100 5 10 15 20
V, {m3)
25 30 35 40
= 2
h) Durata operatiei de cimentare
Durata cimentani este data de suma timpilor necesari pornparll de fluide in sonda ~i
de efectuarea operatiel de lansare a celui de-al dotlea dop de cimentare:
tc ::::;tp + td
Timpul de pornpare este compus din timpul necesar ajungerii pastel la baza coloanei, in care
debitul de pompare este Qp ~i de ridicare a pastei in regim turbulent in spatlul
inelar, in care debitul de pompare este Qn. Pomparea cu debitul Qp se face pana in
momentui c. Deci volumul pompat este volumul interior al coloanei, Vic=2S.7S rrr',
Pomparea cu debitul Qn se face din momentul d pana in momentul e. Deci volumul
pompat va fi:
'IT ITV ::::v; p -"4' Die' h 10.659 -"4,0.127 ·30 = 10.279 m
Ca urmare:
25.75 10.279tcim = 0.00592 + 0.0213 + 10·60 ::::5; 432.24s == 90.3 min
Deoarece lirnita de pompabilitate a unei paste de ciment normale, fara adaosuri este de 100
... 120 minute rezulta ca operetta de cimentare poate fi etectuata fara dificultati legate de pasta de
ciment; timpul de cimentare nu depaseste timpul admisibil de priza
In conditll normale tad=90 .. 120 min.
Se admite un timp admisibil tad= 100 min.
Relatia se venflca: tcim<tad.
6.2 Metoda de cimentare
Pentru cimentarea coloanelor studiate se va efectua 0 cimentare normala: pasta de ciment
se pompeaza prin interiorul coloanei, intre doua dopuri separatoare din cauciuc, iar
dupa pasta se pornpeaza fluid de fora], un volum egal cu interiorul coloanei de la suprafata pana
la niplul cu valva de retinere montat deasupra siulul. In acest modi pasta trece pe la ~iul coloanei
~iurea la ina1timea dorita,
Schema clrnentarli normale este prezentata in figura urmatoare:
.J..
Colocnode bur lone
0) b) c)
Primul dop are 0 membrana care se sparge In momentulln care ajunge pe niplul cu valva, la 0
diferenta de presiune de 15 - 20 bar, permitand sa treaca pasta de ciment mai departe. eel de-al doilea
dop este masiv: cand el se suprapune peste primul, cimentarea este termmata.
Pentru a separa pasta de ciment de noroi in spatiul inelar ~l a mari gradul de dezlocuire,
de obicei, inaintea pastel se pompeaza ~i un dop separator de fluid.
Deoarece pasta de ciment are, practic intotdeauna, densitatea mal mare decat a noroiului de
refulare, ea tinde sa revina in coloana, Fenomenul este impiedicat de valva slulu: ~i de cea a niplului
montat cu 3 burlane mai sus. Uneori, la inaltimie mici de cimentare, niplul cu valva este inlocuit cu un
simplu inel de retinere a dopurilor separatoare, numit ~i placa opritoare. In ambele variante, in
coloana rarnane 0 oarecare cantitate de pasta, de la siu pana la niplu sau lnel.
Daca, eventual, primul dop lasa pe suprafata burlanelor un film de norol, care este sters de dopul
masiv, atunci un anumit volum de pasta va f contaminat, dar el va rarnane deasupra slului In loc sa treaca
in spatele coloanei §i sa comprornita cimentarea din zona respectiva.
Cand forajul continua, dopurile, valva niplului de retlnere, cimentul aflat dedesubtul
el, in interiorul coloanei, §i sabotul coloanei cu valva lui sunt frezate cu 0 sapa cu role.
Pomparea pastei in interiorul coloanei §i nu direct in spatiul inelar are urrnatoarele ratluni.
Deoarece gaura de sonda este mal mult sau mal putin neunlforma, volumul spatiulul inelar nu poate fi
stabilit decat cu aproxlmatle, in timp ce volumul coloanei se determine destul de precis; pompano
pasta prin interioru\ coloanei se cunoaste exact momentul cand ea a ajuns in zona ce intereseaza, de
la slu In sus. Totodata, in
veclnatatea slului, unde cerlntele de etansare §i rezistenta sunt mai severe, pasta pompata prin interior va
fi mai putin contarnlnata decat atunci cand s-ar pompa direct prin spatlul inelar, unde nu exlsta
posibilitatea de izolare cu dopuri separatoare.
Princlpalele dezanvateje ale acestei metode sunt urmaoarele: durata operatlel este mal mare, iar
presiunea de pompare la sfarsitul cimentarii este mal ridicata, din cauza dlferentei de densitate pasta -
noroi de refulare.
6.3 Echipamentul de cimentare
Operatiile de cimentare necesita unele echipamente specifice pentru transportul §i depozitarea
cimentului ca §i a amestecurllor pulverulente, pentru prepararea pastel, a solutiilor $1a fluidelor de
separare, pentru pompararea lor In sonda §i controlul operatiei, precum §i numeroase dispozitive care
fac poslbila, faoliteaza sau arnelloreaza calitatea cimentarii.
Autocontainere. Cimentul praf §i amestecurHe de ciment cu diverse adaosuri se transports In
containere montate pe autosaslurl. Ele se incarca §i se descarca pneumatic. In Romania se utllizeaza
autocontainerele pentru ciment APC-4, APC-l0 $i APC-12. Ele au unul sau doua recipiente cu capacitatea
aproximatlva de 4, 10 respectiv 12 t ciment,
montate pe autosaslun Tatra sau Roman. Aerul necesar pentru vehicularea cimentului este
furnizat de unul sau doua compresoare cu pistoane, antrenate de motorul autosasiului.
Dinu Alexandru
1
Schema autocontainerului pentru ciment este urmatoarea:
Cornpresor
Agregate de cimentare. Ele servesc la prepararea ~i pompararea pastei de ciment, la
pomparea fluidelor de separare ~i a noroiului de refulare. Agregatele autotransportabile construite
In Romania sunt akatuite din:
una sau doua pornpe de presiune cu pistoane sau plunjere, care servesc la
pomparea fluidelor In sonda:
o pompa cu roti dintate pentru alimentarea cu apa a palniei de amestec;
o haba de masurare impartita in 2 compartimente de cate 2 m3 , cu qradatii de
1001; prin intermediul ei, umpland si golind alternativ cele doua compartimente, se
mascara volumul de noroi pompat in sonda pentru a piasa pasta in spanul dorit; manifoldul
pompelor, de asplratie ~i de refulare;
unele anexe;
Schema unui agregat de cimentare este urmatoarea:
P::P<ili- Ipr
.
e
-
siu
-
ne I Motor J
ojese~
I
Dinu Alexandru
-- .J
Dinu AlexandruPalnia de amestec. Este une mixer hidraulic cu jet, folosit de altminteri ~i la prepararea ~i
ingreunarea f1uidelor de foraj. Apa ori solutia de preparare este injectata In camera de amestec
prlntr-o duza de 10 - 18 mm. La traversarea camerei, jetul antreneaza praful de ciment turnat in
palnie cu care se amesteca de-a lungul conductei de lesire, de unde ajunge in haba de preparare.
Schema este urmatoarea:
Site/'
. ~.
Cap de cimentare. Acesta consta dintr-o bucata scurta de burian, cu diametrul ~i filetul
corepunzatoare coloanei care se drnenteaza, cu orate laterale prevazute cu robinete de presiune ~i
un capac pentru introducerea dopurilor de cimentare. EI se Infileteaza la
partea superioara a coloanei, dupa terminarea tubaru, ~i serveste la racordarea
conductelor de pompare ~i 'Inchiderea coloanei in timpul prizarii pastei de ciment. Schema este
urmatoarea:
6.4 Desfa~urarea operatlel de cimentare
6.4.1. Faza de pregatire a operatlel
In acest capitol se va descrie operetta de cimentare a coloanei de exploatare de 5 in. Coloana de
exploatare trebuie echlpata cu toate accesoriile necesare: siu cu valva, niplu cu valva, centrorl, curatitori
de turta, etc.
Reteta de pasta se testeaza in conditii cat mai apropiate de cele din sonda, cu probe
reprezentative pentru materialele ce vor fi utilizate, In zuele prernerqatoare operatiei. Se reqleaza
densitatea, proprletatile reologice §i viteza de filtrare, potrivit conditlitor concrete din sonda, ~i timpul
de pompabilitate in raport cu posibilitatile de pompare.
Se preqateste, in habe sau in rezervoare, apa, un volum dublu fata de cel necesar. In
alte habe, se prepare fluidele de separare.
Amplasarea agregatelor de cimentare ~i a autocontainerelor cu ciment este conditlonata de
nurnarul de mixere ce prepare pasta, de numarut de agregate care vor pompa pasta !ji noroiul de
refulare, de tipul pastei !ji de spatlul disponibll, La un moment dat, un agregat care prepare pasta la un
mixer lucreaza cu un singur autocontainer.
Dupa amplasare, se monteaza liniile de alimentare cu apa (solutie), fluid de separare
~i noroi de refulare, §i cele de pompare in sonda, Acestea din urma sunt racordate la unul sau doua
colectoare care ajung la capul de cimentare !ji se probeaza la 0 presiune cu 50% mai mare decat cea
maxima estimata. Se pompeaza in sonda dopul de fluid separator.
Se introduce prin capul de cimentare, sub bratele de intrare, dopul de cauciuc cu membrana; cand
capul este etajat se introduce ~i al doilea dop, cel masiv, intre cele doua randuri de brate,
6.4.2 Faza de executle a operatlel de cimentare
Aceasta faza consta din urmatoarele lucran si masurt:
la sonda se vor aduce un numar de agregate de cimentare stabilit In prealabil In asa fel ca sa
asigure lucrarile in totalitate, debitul ~i presiunea de drculatie, In cazul de fata la sonde se va
aduce un agregat de cimentare;
- inainte de introducerea pastel de ciment se va circula putul cu 0 cantitate de 1 - 2
volumul acestuia, observand nivelul noroiului la haba si controland continuu greutatea
spedflca a acestula: in cazul de fata se va circula 0 cantitate de
aproximativ 242 m3 de noroi;
- dupa oprirea ctrcutatlel se va monta capul de cimentare ~i legaturile respective vor
f probate la 1.5 presiunea de lucru estimata:
pentru pomparea pastel de ciment in coloana se vor deschide ventilele capului de
cimentare iar odata cu inceperea pomparil acesteia se va observa pornirea clrculatiei la
derivatie:
- in timpul operatiel de pompare a pastel de ciment in coloana se va supraveghea continuu
variatia greutatii specifice a acesteia, valoarea presiunii de pompare, buna functionare a
agregatelor, etc.;
reahzarea unui regim de curgere laminar sau turbulent se va urman de catre
conducatorul operatiei conform programului stabilit;
- In timpul pompant pastel de ciment In coloana, aceasta se va manevra pe 0 lungime de 5-6
metri;
- in faza finala a prepararu pastei de ciment, deoarece manevrare sacilor de ciment este
mal greoaie, se va avea grija sa se prepare 0 pasta de ciment omoqena la greutatea
spedftca de 1800 kg/m3 pentru a piasa in jurul siului un inel de ciment corespunzator:
- dupa pomparea intregului volum de pasta de ciment, la oprirea tuturor agregatelor, se vor
demonta linitle de refulare pentru spalarea acestora cat ~i a filtrelor montate pe linii;
Este foarte important ca inainte de demontarea linlllor, sa se Inchida ventllele capului de
cimentare pentru ca depresiunea fermata sa nu impaneze dopul II in bolturile capului de
cimentare. Acest fenomen se intarnpla In condltlue cand greutatea spedflca a pastel de ciment
este mai mare decat a noroiului de foraj utilizandu-se un cap de ciment etajat.
- dupa spalarea lmiilor, demontarea filtrelor, umplerea habelor agregatelor cu noroi ~j
cuplarea liniilor de impingere, se in cepe pomparea noroiului cu urmarlrea preslunil
~i clrculatiei la derivatie. Volumul de noroi pompat va fi masurat cu atentie de fiecare
operator de pe agregat §i lnregistrat de conducatorul operatiel,
Dinu Alexandru- in timpul pomparn noroiului se va urmar: daca in general cantitatea de noroi
pornpata la put, corespunde cu cantitatea ie~ita de la put;
- se va semnaliza de asemeni daca apare la jgheab pasta de ciment, cauzata de 0 eventual
a canalizare. Acest ciment va fi dirijat In batale speciale pentru a nu degrada noroiul;
- catre sfar~itul pomparn noroiului cand mai exista aproximativ 2 -3m3 de noroi de
pompat se rnicsoreaza debitul, efectuandu-se pomparea cu 1 - 2 agregate. Aceasta faza a
lucrarii va continua pana la suprapunerea dopului II pe placa:
- In acelasi timp se va urrnari oprirea circulatiei la derivatle, Presiunea finala reauzata
va fi cu 20 - 40 at. mai mare ca presiunea de circulatle.
- dupa realizarea presiunii "stop" se va astepta cca. 10 minute dupa care se trece la
scurgerea preslunil la 0 at. cu pauze de 2 minute, urmarlndu-se cantitatea de noroi ce vine
de la put;
- dupa scurgerea complete a presiunii, se vor inch ide ventilele de la capul de
cimentare trecandu-se la demontarea instalatiilor:
AC
ApoAC
Apa
APe
..G.J.-o'0Q_oIf) Vl
jAPe
6.4.3 Faza de veriflcare a reusltei operatlel
Incheierea operatiel de cimentare fara dificultati si accidente, precum ~j absente lor In
perioada imediat urmatoare nu tnsearnna lntotdeauna ca cimentarea este reuslta. Complicatnle
pot interveni mult mai tarzlu. Pentru a Ie preveni este necesar sa fie detectate cauzele lor posibile,
iar cimentarea trebuie eventual remedlata.
Termometria.
Este una dintre cele mal vechi ~i mal simple metode pentru stabilirea Inaltimii de
ridicare a pastei in spatiul inelar. Ea are ca prlncipiu Inregistrarea anomatlel de temperatura din
sonda In dreptul masei de ciment din spatele coloanei de burlane In
perioada hidratarii lui. In Figura urmatoare sunt prezentate 3 cazuri de termograme
idealizate:
a) inainte de tubare;
b) dupa cimentare;
c) efectul zonelor largite;
c: c \
\
r
,
lemperaluro Temperatura>-
Temperatura
Temperatura normai6
0 0 \ 0<l.> <l.> \
III \E E E
\<..' V \ o
\fO to (01J 1J \ u<{ <{
"V
\\\\
"¥ \
-4;
\\
a) b) c)
90"F 100"F 110" 120'F
700'
800'
900'
1000'
o 0 _~ROBA.lE CEMENT _ OW TOP
I I---~ 1200'
\ I~ 1300'
\ 1400'I
Cresterea de temperatura In zona dmentata ajunge la 10 - 30 C. Marimea acestei cresterl
este determinata de grosimea inelului de ciment, natura pastei, conductivitatea terrnica a rocilor
~i a noroiului, temperatura qeostatica, momentul masurarn,
Este recomandabil ca temperatura masurata dupa cimentare sa fie coretata cu
termograma §i cavernograma Inregistrate inainte de tubarea coloanei. Variatiile de litologie,
mai precis de conductivitate terrnlca, schimbarile de sectlune pot conduce la interpretari
eronate.
Carotajul acustic.
Este cea mal complete metoda de evaluare a unei cimentari. Insotit, eventual, de un carotaj
at radioactivitatii naturale §i un locator de rnufe, coroborat sl cu 0 cavernometrie, carotajuI acustic
permite sa se detecteze prezenta inelului de ciment, sa se evalueze grosimea lui, masura In care el
acopera intreaga clrcumferlnta a burlanelor, aderenta
burlane-cirnent ;;i clrnent-roca, rezlstenta la compresiune a rocii, sa se localizeze mufele
burlanelor §i chiar unele defecte din piatra de ciment. Prin masuratort periodice se poate aprecia
evolutta procesului de intarire a cimentului. Este posibil sa se detecteze §i clrculatis fluidelor prin
spatele coloanelor( carotajul de zgomot).
Echipamentul, lansat cu cablu, este format dintr-un emitator ;;1unul sau doua receptoare
afiate la 0 distanta standard. Primul emite unde acustice In frecventa de 20 -
30 kHz sub forma unor trenuri de unde la intervale scurte de timp ( 15 - 60 trenuri pe
secunda).
Urmatoarea figura reprezinta schema carotajului acustic §i contlne:
a) principiul metodei;
b) forma semnalelor;
c) diagrama inreqlstrata:
lndiceForma semnolului 100"/. de oderento 0
o...--_T_im_p...,.u_' '_J.l_S l_O.O....O 0 Am litudioea 100"'&
1.Coloona liberd
3.1nel de ciment nooderer.\ 10 formoti,uni
--': %-
"'4
_:~net de'cirnent
iatra de
cirnent ~II cotoonc
6, Ader(fl\Q10 colocndsi formatiuni1 ,
-- L...... ..- ......
0) b) c)
-- ~
Carotajul radioactiv. EI se foloseste in 2 variante:
1. Activizarea pastei cu izotopi radioactivi. Trasorii radioactivi adaugati in pasta permit sa se
determine, prin carotaj radioactiv ulterior, inaltimea de ridicare a pastei in spatiul inelar, locul
unde aceasta a patruns, prezenta unor caverne. Se folosesc izotopi cu 0 perioada de
Injumatatire mica §i toxicitate scazuta: Na24 - 15 h, 1131 - 8 zlle, CrS1
- 27 zile, Zr65
- 65
2. Carotajul gama-gama. Radiatiile gama emise de 0 sursa deplasata de-a lungul sondei sunt
receptlonate de un contor dupa ce au strabatut fluidul de foraj, burlanele, piatra de ciment
~i rocile din jur. In prezenta pietrei de ciment din spatele coloanei, gradul de atenuare este mal
mare decat in absente ei: intensitatea iradiatiilor captate scade cu densitatea mediului de
propagare.
Radiation Intensity Increases
I---_z--------- 5800'-- Base Run
After Run
Cement top
_-I-----'~---~,
.~---- 6100'
--'-,I
«:
Probe de etan§eitate a cimentarii
Reusita omentarf se poate aprecia, dupa forarea unu scurt interval sub ~iul coloanei sau
dupa pertorarea ei, prin intermediul probelor de presiune, de golire ~i chiar de productle,
naca se continua forajul ~i coloana este fixata intr-o forrnatiune lrnperrneabila, dupa
ce se foreaza 1 -3 min teren, se executa 0 proba de aflux sau de presiune. Prin denivelare sau prin
crearea unei depresiuni cu ajutorul unui probator de strate se controleaza In ce masura zona siului
este bine ctmentata.
Presiunea aphcata trebuie sa tina seama de rezistenta coloanei §i a echipamentului
de suprafata, dar §i de rezistenta inelului de ciment. Daca gradientul de fisurare ffis este
cunoscut, presiunea de supratata:
Pc< ffis·H - pp·g·H
La coloanele de exploatare, probele de productie constitute cea mai sigura modalitate de
evaluare a cimentaril lor. Aparitia gazelor sau a apei In dreptul unui strat de petrol, de exemplu,
presiun! mai mari sau mai scazute dedit cele asteptate, afluxul de noroi dupa perforate sunt
dovezi ca cimentarea a fost defectuoasa §i sunt necesare operata de remediere.
Capitolul7
Alegerea echipamentului de suprafata
Dupa pauza de intarire a pietrei de ciment, coloana de burlane se fixeaza la suprafata, se
solldarlzeaza cu cele anterior tubate, iar spatlul inelar dintre exteriorul ei se etanseaza, ceea ce
permite un control al presiunii dintre coloane ~iimpiedica evantualele ernanatli de gaze sau alte
fluide In atmosfera.
Suspendarea unei coloane se reallzeaza cu un ansamblu de pene (bacuri) montate intr-o
flan~a solldara cu coloana antenoara, iar etansarea cu un sistem de inele ~i garnituri de caucluc,
Pentru a controla presiunea dintre cele doua coloane, flansa respective are 2 ie~iri laterale
prevazute cu ventile ~i manometre.
Intregul ansamblu de tlanse montat la gura sondei, inclusiv cea In care se suspenda tubingul,
cu toate accesoriile respective, constituie capul de sonde, Pe el se monteaza capul de eruptie, de
lnjectte sau de pompare, pentru exploatarea sl sondei, lnstalatia de prevenire in cazul unor
reparatil,
in figura urrnatoarea este prezentat capul de sonda utilizat in acest proiect. EI este
akatult din:
- 0 flan~a cu mufa insurubata la coloana de suprafata: in aceasta flan~a se suspends, dupa
tubarea ~i cimentarea ei, coloana intermediara:
- 0 f1an§a dubla In care se suspend a coloana de exploatare;
- ansarnblurile de pene pentru suspendarea celor doua coloane;
- sistemele de etansare, cu inele de cauciuc, pentru izolarea spatlilor dintre cele 3
coloane;
- 0 flan$a dubla in care se suspenda tubingul cu ajutorul unui agatator;
- boneta, 0 flan~a simpla care permite - prin reducerea diametrului nominal - sa se
monteze capul de eruptle:
- ~tuturi laterale, lnsurubate ori prinse cu prezoane de corpul flanselor, cu ventile de
control, adesea dublate, ~i rnanometre.
· l:
Coloo.nQ 00 suptOfa-\-Q-~-itlU13/4 tn
Col00f'lo lnt~rmtl'c;HatQ --~~~~:7SJ$ln
Ce£ocma d~ ~xpl(l;QiOr~.-~~~~~"~Ul
..j
Oinu Alexandru
Capul de sonda va fi alcatuit din:
1.Flan~a cu mufa care se insurubeaza la colana de suprafata
• Oimensiune:13 5/8 x 5M ( dupa API, 350 bar);
• Inaltimea ftansei: L1=450 mm;
• Burlanul pe care se flxeaza ftansa.n, ::::1::0~ in; 4
• Burlanul ce se suspenda: D, :::::7: 2 in;8
2.Flan~a dubla in care se suspends coloana de exploatare:
• Flansa inferloara: 13 5/8 x 5M ( dupa API, 350 bar);
• Flan§a superioara: 11 x 5M ( dupa API, 350 bar);
• Prezinta etansare secundara pentru burlanele cu dlametrul.n, ::::7:: ~ in;
• Suspenda burlanele cu diametrul.Dj.=S in;
3. Inelul de etansare dintre flansa cu rnuta ~i flansa inferloara a celei duble este de tipul
BX 160:
• Oiametrul exterior: 402.59 mm;
• Inaltime inel: 23.83 mm;
• Diametrul orificiului: 3.2 mm;
4. Inelul de etansare dintre flansa superloara ~i boneta este de tipul RX54:
• Oiametrul exterior: 337.34 mm;
• Inaltime inel: 31.75 mm;
5.Dimensiunile ansamblului de pene pentru suspendarea coloanei intermediare:
• Pana tip SB, pentru burlanele de 7 5/8 in, cu diametrul exeterior: 13 3/16 in;
6.Dispozitiv pentru suspendarea tevtlor de extractie de 5 in.
• Prezinta etansare secundara pentru burlane cu diametrul:De=5 in
7.Tipul 51 dimensiunile prevenitorului care se poate monta:
Dupa fixarea coloanei de ancoraj, pentru continuarea forajului se va monta pe flansa cu mufa
un prevenitor tip DF 13 5/8 x 5M ( 5000 psi, dupa API).
Pentru forajul intervalului corespunzator coloanei de exploatare se va monta pe
flansa dubla un prevenitor tip OF 11 x 5M ( 5000 psi, dupa API).
Dinu AlexandruMontarea instalatiei de prevenire a eruptiilor
Dupa tuba rea coloanei de ancoraj, pe flansa cu mufa montara pe capul ei se
ancoreaza 0 instalatte de prevenire a eruptlilor corespunzatoare preslunii maxi me
anticipate in faza urmatoare de foraj.
Dupa ce s-a tubat $1cimenta coloana lntermediara, lnstalatia de prevenire se
demonteaza. Se suspenda $i se etanseaza coloana respecttva, se monteaza prima fJan$a dubla a
capului de sonda, cu etansarea secundara, ~i pe ea 0 noua instalatie de prevenire, corespunzatoare
preslunii maxime anticipate in faza de foraj a coloanei de exploatare.
De multe ori, coloanele se suspends prin interiorul prevenitoarelor si apoi se
dernonteaza acestea. Se evita, in acest mod, lasarea coloanelor de burlane in compresiune.
Daca diametrul interior permite trecerea sapelor $] a burlanelor, pe ftansa cu rnufa se
monteaza imediat ~i urmatoarea flan$a a capului de sonda, pe care se nxeaza instalatla de prevenire
corespunzatoare presiunii acesteia. Acest lucru va permite pastrarea aceleasi instalatii de prevenire
pentru doua faze de foraj. Cand se suspends $1se etanseaza
coloana intermedlara, in flansa cu mufa, flansa dubla de deasupra $1lnstalatia de
prevenire sunt suspendate pe podul sondel. Dupa montare, toate elementele instalatlei se
probeaza la 0 presiune mai mare decat cea nominata, de lucru.
Dinu Alexandru
Bibliografie selectiva
1. Macovei, N. :Echipament de torsi, Editura Universitatii din Ploiestt, 1996.
2. Macovei, N: Tubarea st cimentarea sonde/or, Editura Universitatii din Ploiesti,
1998.
3. Macovei, N: F/uide de foraj $i dmentuti de sonde, Editura Universitatii din Plolesti.
4. Camet tehnic - Forajul Sonde/or, Petrostar Ploiesti.
5. Avram, L. : Eiemente de tehnotoqts forarii sonde/or, Ed. Unlversttatil din Ploiesti,
2011.
6. Drilling Data Handbook, Ed. Technip, seventh edition.
7. Drilling Engineering, Heriot - Watt University, 2009.