1

1. Calculul garniturii de foraj

1.1 Datele iniiale

N=14

Diametrul sondei

Diametrul prajinilor de foraj

Tabelul dupa care s-au ales prajinile de foraj

Diametrul interior al prajinilor de foraj !"#$%

Grosimea de perete a prajinilor de foraj tp=9.19mm

Masa unitara a prajinilor de foraj * +!,"-./0

Diametrul prajinilor grele de foraj / 2345 66-

Diametrul interior al grajinilor grele / 7!$8

Masa unitara a prajinilor grele */ 6+-,+./0

Adincimea sondei H=2920 m

Densitatea noroiului de foraj =3 !>"./

+

Apasarea pe sapa ? .@ Turatia 3 ABC023 Acceleratia gravitationala g=9.81m/s2

Densitatea otelului =B 7#8"./0+

Coeficientul de siguranta 4 !$6 Presiunea de pompare pp=140+N= 154 bar

Lungimea prajinilor grele

L/ ?

*/M/N!-=3=B

O

P!"+

6+-,+M-$#!MN!-!>"7#8"

O =108m

Lungimea prajinilor de foraj

Q RSL/ S 6#!6

Prajinile de foraj si cele grele se grupeaza cate 3 , formand astfel un pas.

Calculam numarul pasilor:

Ds(mm) 175 !

Dp(inch) 3.5 44.5 4.55 55.5 5.565/8

2

"#$%$ &"

1.2. Calculul de rezisten al garniturii de foraj

Calculul de rezisten al garniturii de foraj se face att la extragerea garniturii, ct i n timpul forajului, pentru a vedea unde solicitrile sunt maxime.

a) calculul de rezistean al garniturii de foraj la extragerea ei:

p

ifppgp

zA

FFFFGG 21 ;

- greutatea prjinilor de foraj:

Gp = qplpg = 32,6228729,81 = 9,19 510 N = 919 kN;

tDttDtdDdDdDA ppippippippp 22244422 ;

32,340119,912719,9 pA mm2 = 0,00340132 m2 = 3,4013210-3 m2;

- greutatea prjinilor grele:

Gg = qglgg = 290,71089,81 = 3,08 510 N = 308 kN;

037,00715,02286,044

2222

iggg dDA m2;

gpo

npp GGFF

21 ;

unde: n = 1460 kg/m3;

o = 7850 kg/m3;

Ff = s(Gp + Gg) = 0,15 (919 + 308) = 184,05 kN;

s = 0,15;

015,2530891981,9

2,0 gp

ci GG

g

aF kN;

ac = 0,2;

2N/mm6,349

32,3401

81,9

2,015,0

7850

149013080009190001

p

c

o

negp

zA

g

asGG

;

22

N/mm6,349N/m0

zax

izax

i

;

21 N/mm0 r ;

3

2N/m0 ;

22

2

2

2

2 N/mm6,349042

07,353

2

07,3534

22

taxtax ;

22

2

3N/mm04

22

taxtax ;

2213232221 N/mm6,3492

1 ech ;

2

2,

2,

N/mm4,5245,17,353

5,1

sechpo

s

s

po

adechcR

c

c

R

;

Rpo,2 = 524,4 => otel X95;

b) calculul garniturii de foraj n timpul forajului:

p

sp

o

ngp

p

spppgp

zA

GFGG

A

GFFFGG

3

321

1

;

2N/mm7,334

32,3401

1968001446007850

14901308000919000

z ;

N6,144010862,04

101564

252

3 kdpApF ippppp ;

2

2

1 N/mm7,334N/m0

ax

izax

;

mm 31,542

62,108

2 ipip

dr ;

mm 5,632

127

2 pep

Dr ;

4

222

22

22

22

,

ie

eiei

ie

eeii

rtrrr

pprr

rr

prpr

;

222

22

22

2

,0

,

ie

iei

ie

iirt

e

ei

rrr

prr

rr

pr

p

rrr

;

- pentru r = ri

222

522

22

22

N/mm 6,10005431,00635,0

101560635,005431,0

ie

pei

trr

prr ;

225

22

22

N/mm6,15N/m 10156

ie

pei

rrr

prr ;

-pentru r = re

2

22

522

22

22

N/mm343,005431,00635,0

101560635,005431,022

ie

pei

trr

prr ;

2N/mm0r ;

Se alege: 2

2

N/mm6,15

N/mm6,100

r

t

;

Rotirea garniturii de foraj (solicitarea la torsiune):

2

4N/mm05,46

1086,1

8714

pp

t

W

M ;

mN8714

60

922

1095,83

2

3

nPP

M mmt ;

34444

m000186,0127,0

10862,0127,0

1616

p

ipp

ppD

dDW ;

2

1 N/mm6,15 r ;

22

2

2

2

2 N/mm8,3396,4642

6,157,334

2

6,157,3344

22

taxtax ;

22

2

2

2

3 N/mm49,906,4642

6,157,334

2

6,157,3344

22

taxtax ;

5

2213232221 N/mm8,3152

1 ech .

La extragerea garniturii de foraj n timpul forajului

N/m2 N/mm2 N/m2 N/mm2

z 353,7106 353,7 334,7106 334,7

i 0 0 0 0

ax 353,7106 353,7 334,7106 334,7

t 0 0 100,6106 100,6

r 0 0 15,6106 15,6

0 0 46,6106 46,6

1 0 0 15,6106 15,6

2 353,7106 353,7 343,7106 343,7

3 0 0 91,67106 91,67

ech 349,6106 349,6 315,8106 315,8

6

2.Proiectarea constructiei sondei

2.1 Stabilirea diametrelor coloanelor si sapelor

Arhitectura unei sonde reprezint programul de construcie pentru realizarea sondei respective.

Elementele component ale arhitecturii unei sonde sunt:

- Numrul coloanelor de tubare i adncimile de introducere; - Tipurile conloanelor: ntregi, pierdute(linere), pierdute i ntregite, de acelai diametru pe toat

lungimea sau telescopate; - Diametrele coloanelor i ale sapelor de foraj; - Componena garniturii de foraj; - Componena coloanelor: tipuri de burlane, material i grosimi de perete pentru burlanele fiecarei

coloane; - Metodele de cimentare inclusiv calculele referitoare la efectuarea cimentrilor; - Fluidele de foraj: tipuri si caractersticile fizice.

Stabilirea diametrelor coloanelor de tubare i ale sapelor de foraj.

Ordinea de stabilire a diametrelor este invers introducerii n sond a echipamentului respectiv n sond. Astfel, se ncepe cu diametrul coloanei de exploatare, coloana introdus ultima n sond i se termin cu diametrul sapei pentru coloana de ancoraj , sapa cu care se ncepe forajul.

n acest mod, n situaia unui program de tubare cu trei coloane de ancoraj, intermediar i de exploatare, ordinea de stabilire a diametrelor este urmatoarea:

- Diametrul coloanei de exploatare, care se alege n funcie de condiiile specifice exploatrii sondei respective, pe ntreaga durat de lucru;

- Diametrul sapei pentru coloana de exploatare, sapa cu care se foreaz intervalul de la baza coloanei intermediare pn la adancimea final a sondei;

- Diametrul coloanei intermediare;

- Diametrul sapei pentru coloana intermediar;

- Diametrul coloanei de ancoraj sau de suprafa;

- Diametrul sapei pentru coloana de ancoraj.

n procesul de stabilire a diametrelor intermediare apar dou marimi caracterstice:

- Jocul radial dintre coloan i peretele sondei, jr, acest joc se refer la diametrul cel mai mare al burlanelor - diametrul mufelor de legatura (fig 1);

- Jocul radial dintre sap i interiorul coloanei anterioare, prin care trece sapa ,a (fig 2);

Dac se consider c diametrul sondei este egal cu diametrul sapei de foraj jocul radial dintre peretele sondei i coloan este exprimat prin relaia:

7

2

ms

r

DDj

n care Ds este diametrul sapei i Dm diametrul coloanei la exteriorul mufelor de mbinare ale burlanelor.

Funcie de diametrul mufei i de jocul radial, diamerul sapei corespunzatoare este:

rms jDD 2 Valorile jocului radial crec cu diametrul coloanelor de tubare. Pentru condiii

normale de lucru asemenea valori sunt date n tabelul de mai jos.

Diam.coloana Dc,in

41/2-5 51/2-65/8 7-75/8 85/8-95/8 103/4-113/4 123/4-143/4 16-20

Jr,mm 7-10 10-15 15-20 20-25 25-35 35-40 40-60

Diametrul sapei pentru o coloan mai poate fi determinat i prin intermediul aa numitei raii de tubare sau raia spaiului inelar, R. Aceast raie este exprimat prin relaia:

s

ms

s

r

D

DD

D

jR

2

De unde rezult diametul sapei sub forma:

s

ss

D

DD

21

Valorile raiei de tubare sunt prezentate n tabelul de mai jos:

Diametrul coloanei Dc,in Ratia de tubare,R

Conditii normale Conditii complicate

8

n procesul de stabilire a diametrelor coloanelor i sapelor, dup calcularea unei marimi se procedeaz la punerea ei n concordan cu valorile existente ale elementului calculat. Asemenea valori pentru sape, lrgitoare i burlane sunt prezentate n tabelele 3,4 i 5.

n ultimul tabel, n afara marimilor dimensionale sunt prezentate i caracteristicile de rezisten ale burlanelor de tubaj : presiunea de turtire,pt, presiunea de spargere, ps i fora axial maxim de cedare a mbinrilor.

n situaiile n care, din calcul rezult diametre de sape cu role mai mari de 508mm (20in) se trece la utilizarea lrgitoarelor cu role. n asemenea cazuri se foreaz cu o sap existent dup care se procedeaz la largire. Programul de lucru prevede att sapele folosite ct i lrgitoarele.

2.1.1Calculul coloanei de exploatare

Pentru coloana de exploatare se cunoate diametrul exterior al coloanei:

explD =5 in=127 mm (dat prin tema de proiect)

min

max

t 5.39

9.19

mm

t mm

Din STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm e=141 mm

Se adopta un joc radial jr=8 mm. Diametrul sapei se calculeaz astfel :

D s e= D m e +2 jr =141+28=157 mm

Din STAS se alege: Dse,stas=158,8 mm (6 1 /4 in)

jr = mmDD mese 9,8

2

1418,158

2

R e= 056,08,158

9,8

se

re

D

j

Va lo r ile co respund t abe le lo r 1 si 2.

2.1.2.Calculul coloanei intermediare Dse=158,8 si a=2

D i i=D s e , s t a s+22=158,8+22=162,8 mm

Din STAS se a lege D i=163,4mm

t=15,11mm

Dm i=215.9 mm = 75 / 8 in

Aleg j r i=16mm

D s i =D m i+2 j r i=247.9 mm

Din STAS se a lege D s i , s t a s=250.8 mm(9 7 / 8 in)

9

J r i= mmDD misi 45,17

2

Ri= 07,08,250

45,17

si

ri

D

j

Valorile corespund cu cele admisibile date de tabelul 1 si 2.

2.1.3.Calculul coloanei de suprafata (ancoraj)

D s i =250,8mm a=2mm D i a =D s i , s t a s+22=250,8*4=254 ,8 mm

Din STAS se a lege:D a , s t a s=298.4 mm(11 3 /4 in)

t=9,52mm

jra=30

Dm a =323.8 mm D s a =D m a +2* j r a =298,4+230=358,4 mm

Din STAS se a lege :D s a , s t a s=393.7mm(15 1 / 2 in)

J r a = 9,342

masa DD mm

Ra= 09,0sa

ra

D

j

J r a s i R e au va lo r i care se incadreaza in int erva lu l de va lo r i d in t abe lu l 1 s i 2.

Tipul Interval D

Dm Ds.catalog R

coloanei tubat(m) in (mm) (mm) (mm)

Col.de ancoraj 0-678 113/4 298,4 323.8 383,8 0,09

Col.intermed. 0-2056 75/8 193,7 215.9 250.8 0,07

Col.de exploat 0-3170 5 127 141 158,8 0,056

10

3. Stabilirea caracteristicilor fizice ale fluidelor de foraj

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

Hidrodinamic. Dup ieirea din duzele sapei, fluidul cur particulele de roc dislocat de pe

talpa sondei i le transport la suprafa, unde sunt ndeprtate.

Hidrostatic. Prin contrapresiunea creat asupra pereilor, el mpiedic surparea rocilor slab

consolidate i ptrunderea nedorit n sond a fluidelor din formaiunile traversate.

De colmatare. Datorit diferenei de presiune sond-straturi, n dreptul rocilor permeabile se

depune prin filtrare o turt din particule solide, care consolideaz pietriurile, nisipurile i alte

roci slab cimentate sau fisurate. Totodat, turta de colmatare reduce frecrile dintre garnitura

de foraj sau coloana de burlane i rocile din perei, diminueaz uzura prjinilor i a racordurilor.

De rcire i lubrifiere. Fluidul de circulaie rcete i lubrifiaz elementele active ale elementului

de dislocare, prjinile, lagrele sapelor cu role i lagrele motoarelor de fund.

Motrice. Cnd se foreaz cu motoare de fund, hidraulice sau pneumatice, fluidul de foraj

constituie agentul de transmitere a energiei de la suprafa la motorul aflat deasupra sapei.

Informativ. Urmrind fluidul de circulaie la ieirea din sond i detritusul adus la suprafa, se

obin informaii asupra rocilor interceptate i asupra fluidelor din porii lor.

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

urmeaz s fie cimentat, antrenarea unor scule de instrumentaie, degajarea garniturilor de foraj prinse,

asigurarea presiunii necesare ntre coloana de exploatare i tubingul suspendat n packer, omorrea sondei.

Fluidul de foraj trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:

fluidul ales nu trebuie s afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate;

s-i pstreze proprietile, n limite acceptabile, la contaminare;

s-i menin nsuirile tehnologice la temperaturile i presiunile ridicate ce vor fi ntlnite n

sonde i la variaiile lor din circuit;

s permit investigarea geofizic a rocilor i fluidelor coninute n porii lor;

s previn coroziunea i eroziunea echipamentului de sond;

s menin n suspensie particulele de roc neevacuate, n timpul ntreruperilor de circulaie;

s conserve permeabilitatea straturilor productive deschise;

s nu fie toxic sau inflamabil i s nu polueze mediul nconjurtor i apele freatice;

s fie uor de preparat, manipulat, ntreinut i curat de gaze sau detritus;

s permit sau chiar s favorizeze obinerea de viteze de avansare a sapei ct mai mari;

s fie ieftin, s nu reclame aditivi deficitari i greu de procurat, iar pomparea lui s aib loc cu

cheltuieli minime.

11

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

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

Tipuri de fluide

Pentru adancimea forata la aceast sond pn la 3170 m avem nevoie de un noroi natural

pentru primul interval, de un noroi inhibitiv pentru al doilea interval si al treilea.

Fluidele de foraj dispersate au la baz sistemul dispersat ap-argil. Constituite din materiale

ieftine i uor de procurat, ele posed practic toate nsuirile necesare forajului. De aceea, sunt

cele mai rspndite fluide de circulaie.

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

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

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

3.1 Densitatile fluidelor de foraj

Pornesc de la coditia esentiala pt stabilirea densitatii fluidului de foraj: fisnp PP

g

p

n

min

g

fis

n

max

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

dintre ele comune tuturor tipurilor de fluide, altele specifice numai anumitor categorii. O parte (densitatea,

coninutul de gaze, rezistivitatea .a.) se msoar i se nregistreaz la sond i n mod continuu; celelalte

sunt msurate numai intermitent, la sond ori n laborator.

Interval forat Tip fluid Densitatea

fluidului

m ------ Kg/m3

0-678 Natural 1100

678-2056 Dispersat

neinhibitiv 1350

2056-3170 Dispersat

neinhibitiv 1550

12

3.2 Volumele de fluide de foraj necesare

A. Pentru coloana de ancoraj

- Calculul volumului de fluid

a2ssd HD4

Vaa

3

rez 50mV a

aaa rezsdnVVV

3

n

32

n

m135V

m135506783937,04

V

a

a

B. Pentru coloana intermediar

- Calculul volumului de fluid

50)HH(D4

HD4

50VV ai2

sia2

asdn ii

5067820562508,04

6782794,04

V 22n i

3

n m160V i

C. Pentru coloana de exploatare

- Calculul volumului de fluid

50HHD4

HD4

V ie2

si2

in exe

50205631701588,04

2056177,04

V 22ne

3

n m123V e

13

3.3 Caracteristicele reologice

Unele dintre proprietile fizice importante ale fluidului de foraj, care condiioneaz curgerea lor sunt

cele reologice de baz: vascozitatea plastic, p

i tensiunea dinamica de forfecare, d . Acestea influeneaz substanial att procesul de degajare a tlpii de fragmentele de roc dislocate de sap, ct i evacuarea acestor fragmente la suprafat. De asemenea, cele dou caracteristici reologice condiioneaz valoarea caderii de presiune n sistemul de circulaie al sondei.

Cele dou caracteristici de natur reologic sunt n mare masur condiionate de densitatea fluidului de foraj. n cazul noroaielor naturale, ct i a celor dispersate neinhibitate (noroaielor tratate) valorile vscozitii plastice i tensiunii dinamice de forfecare cresc cu creterea densitii.

Dintre multitudinea de relaii de legatur sunt de evideniat cele stabilite de firma Americana Magabbar

- Pentru vscozitatea plastic :

cpfp )22033.0( - Pentru tensiunea dinamic de forfecare :

70085.0 fd 2/mN n care densitatea este exprimata in kg/m3.

Referitor la aa numitele caracterstici curente ale fluidelor de foraj de tipurile noroaielor natural i tratate se menionez urmatoarele valori acceptate.

- Vascozitatea relativ, masurat cu plnia Marsh:

V=35 70 secunde

- Filtraia API, determinat cu presa filtru BARRID:

F=38cm3

- Grosimea turtei:

t=1.0 2.0 mm

- Coninutul n nisip, determinat prin elutriere:

n=23%

n funcie de valorile densitii, caracteristicele reologice urmeaz s aib valorile:

Interval forat Tip fluid Densitatea Vsc. Marsh Vsc.

plastic

Tens.

dinam. Filtratul Turta

Cantiti

sare

m - Kg/m3 s cP N/m2 cm3 mm Kg/m3

0-750 natural 1100 42 14,3 2.35 4 1,5 -

750-2250 Dispersat

ingreuiat 1400 46 22,55 4.47 6 1,7 -

2250-4140 Inhibitiv KCl 1600 54 29.15 6.17 7 1,8 -

14

4. Calculul de rezisten al coloanelor de tubare

Pe ntreaga durat de existen a unei sonde, ncepnd cu procesul de foraj, continund cu cel de exploatare i ncheind cu abandonarea, coloanele de tubare ale sondei respective sunt supuse unui complex de solicitri. Acestea actioneaz independent sau interdependent, accidental sau permanent, static sau dinamic, cu valoare constant sau variabil, funcie de momentul i durata de existen a coloanei i de operaia efectuat.

Natura i intensitatea solicitrilor depinde de o multitudine de factori obiectivi sau subiectivi: adncimea i traiectul sondei, stabilitatea formaiunilor de roci traversate, natura i presiunea fluidelor din deschiderile rocilor, gradienii de fisurare ai rocilor, temperatura, modul de fixare a coloanelor la suprafa, operaiile executate i tehnologia aplicat, natura i compozitia fluidelor existente n sond n momentul respectiv etc.

De-a lungul unei coloane, solicitrile sunt variabile i valorile lor se modific n timp. Ele au un caracter static sau accidental, pot capta un caracter dinamic.

Principalele solicitarii mecanice statice sunt:

- ntinderea(traciunea) dat de : propria greutate, ncercrile de desprindere din sond, creterile de presiune interioar i reducerile de temperatur;

- Compresiunea i respectiv flambajul date de : greutatea proprie la rezemarea coloanei pe talp sau la blocarea ntr-un loc ngustat i creterile de temperatur dup fixarea capetelor coloanei respective;

- ncovoierea produs la nscrierea coloanei ntr-o sond deviat accidental sau dirijat;

- Presiunea exterioar de natura hidrostatic sau geostatic;

- Presiunea interioar creat n timpul realizrii unor operaii de circulaie, cimentare, probare de coloan, combatere de manifestri eruptive sau apariie de erupie liber i inrealizarea procesului

de exploatare.

Dintre solicitarile mecanice cu caracter dinamic sau de mentionat:

- Forele de inerie la coborrea n sond i la manevrare;

750m

2250m

4140m

' ()

' ()

' ()

15

- ocurile de opririe brusc a dopurilor de cimentare la blocare n coloan sau pe inelul de reinere;

- ocurile hidraulice la pornirea circulaiei n sond;

- ocurile hidraulice la modificarea brusc a debitului de fluid extras din sond sau a presiunii din coloan.

Trebuie s se menioneze i faptul c o coloan de tubare mai este supus unei uzuri mecanice, coroziunii i fenomenului de oboseal.

Calculul de rezistenta al unei coloane are drept scop stabilirea componenei acesteia din punct de vedere al materialelor, grosimilor de perete i gradului de rezisten a mbinrii burlanelor.

Datorit aciunii lor n foarte multe situaii i a valorilor ridicate, in calculul obinuit al coloanelor se consider solicitrile:

- de traciune produs de greutatea proprie ce acioneaz, n multe cazuri, concomitent cu presiunea interioar sau presiunea exterioar;

- de presiune interioar produs de fluidul existent sau ptruns n coloana din roci traversate;

- de presiune exterioar produs de fluidele intrate n spatele coloanei sau de un fluid existent n rocile traversate sau de mpingerea lateral a unor roci.

De-a lungul unei coloane solicitarile mai sus menionate sunt variabile, n consecin, componentele sau profilul coloanei respective este i el variabil, att ca material, ct, mai ales ca grosime a peretelui burlanelor.

La burlanele la care mbinrile se realizeaz cu mufe separate iar filetele de legatur sunt filete standard denumite i filete rotunde, capacitatea de rezisten la traciune este dat de rezistena mbinrii i este reprezentat de fora admisibil de smulgere din filet. La burlanele cu mbinri speciale capacitatea de rezisten este cea admisibil de cedare a corpului burlanului sau a uneia din piesele de mbinare.

Caracteristica de rezisten la presiune interioara este caracterizat de presiunea admisibil de spargere a corpului burlanului, iar cea la presiune exterioar, de presiunea admisibil de turtire a corpului.

Se poate vedea c n calculele de rezisten ale coloanelor se consider valorile admisibile ale capacitii burlanelor, lundu-se n considerare coeficienii de siguran corespunztori.

Natura i valorile eforturilor rezultate dintr-o solicitare la care este supus o coloan de tubare i pentru care se efectueaz calculele de rezisten, n scopul obinerii unei construcii sigure sunt specifice fiecrei sonde i fiecrei coloane. Exist o multitudine de variante de calcul de rezisten. Este foarte important s se aplice acea variant de calcul care corespunde ct mai complet situaiei specifice coloanei respective.

Astfel:

- pentru coloana de ancoraj se sonsider solicitarea de ntindere sub propria greutate, cu sonda plin cu fluidul de foraj utilizat pentru intervalul acestei coloane la finalul operaiei de cimentare cnd, la

oprirea dopului plin de cimentare, se produce nchiderea coloanei i apare o cretere de presiune,

aceast presiune suplimentar produce un plus de solicitare la ntindere, dup stabilirea componenei

coloanei, se calculeaz adncimea pn la care se poate produce golirea coloanei fr pericolul turtirii

la presiune exterioar, golirea poate s aib loc ca urmare a unei pierderi de circulaie, la

continuarea forajului, ntr-o formaie de roci fisurate sau ntr-o falie neetan;

- pentru coloana intermediar se consider solicitarea de presiune interioar care poate s apar n cazul unei manifestri eruptive, cu provenitorul de erupie de la gura sondei nchis pe garnitura de

foraj , gazele ptrunse provenind dintr-un strat aflat imediat sub baza coloanei intermediare, n aceste

condiii are loc aa numita situaie sonda nchis plin cu gaze, dup calculul de ncercare la

solicitarea de presiune interioara se face verificarea la solicitarea de ntindere sub propria greutate i

16

dac este cazul se fac coreciile necesare pentru asigurarea corespondenei coloanei ambelor

solicitri menionate;

- pentru coloana de exploatare se consider solicitarea de presiune exterioar in condiia coloanei complet goal, presiunea este cea creat de coloana hidrostatic a fluidului de foraj existent n sond la

forarea intervalului corespunzator coloanei respective i n acest caz se face verificarea la ntindere

sub propria greutate a coloanei.

Carateristicele de reziten a burlanelor

Diametrul coloanei

113/4 75/8

5

Grad otel J-55 J-55 N-80 J-55 J-55 N-80

Grosime perete

[mm]

9,52 11,05 12,42

8,333 8,33 5,59 7,52

7,52

Diam interior

[mm]

279,4 276,3 273,6

177 177 115,8 112

112

Aria sect transver

[m2]

80,46 99,76 111,61

48,51 48,57 21,32 28,22

28,22

Masa unitara

[kg/m]

70 80,43 89,37

39,32 39,32 17,19 22,34

22,34

Pres. max turtire

[bar]

104 143 183

199 234 211 383

500

Pres. max spargere

[bar]

212 246 277

286 415 292 393

572

Forta la smulgere

din filet,[kN]

2122 2527 2887

1401 2180 592 921

1382

17

4.1Calculul de rezisten al coloanei de ancoraj

Diametrul

coloanei

Grosime

perete Oelul

Masa

unitar

Aria

Sectiunii

transversale

Presiunea de

spargere

psp

Presiunea de

turtire

pt

Forta la

smulgere din

filet

Fs

D,in mm --- kg/m cm2 bar bar kN

11 9.52 J55 70.00 80.46 212 104 2122

11 11,05 J55 80,43 99,76 246 143 2527

11 12,42 J55 89,37 111,61 277 183 2887

Pentru calculul coloanei de ancoraj la ntindere se consider forele axiale existente la finalul operaiei de cimentare cu dopuri:

- fora de greutate proprie, cu considerarea efectului de flotabilitate;

- fora axial de la finalul cimentrii, urmare a creterii presiunii n coloana n momentul aezrii celui de al doilea dop de cimentare pe inelul de reinere de la baza coloanei; apariia acestei presiuni suplimentare se datorete unei anumite ntrzieri a opririi pomprii de fluid n coloan.

n contiunare, pentru coloan avnd componena rezultat se determin adncimea maxim de golire, n scopul evitrii turtirii burlanelor la presiune exterioare.

A. Calculul coloanei la solicitarea de ntindere.

Se cere ca pe ntreaga lungime a coloanei , fora axial data de solicitare sa nu depaeasc fora admisibil de cedare a burlanelor. Pentru burlanele folosite curent n formarea coloanelor de ancoraj fora limit de rezisten este reprezentat de fora admisibil de smulgere din filet, burlanele respective fiind prevazute cu mbinare cu mufe separate, filetul de legtur fiind filet rotund.

Deci, la limit trebuie ndeplinit condiia dat de relaia:

adslgp FFF sup n care :

gpF -este fora de greutate proprie;

lFsup -fora suplimentar creat de creterea presiunii interioare de la finalul cimentrii;

18

adsF -fora admisibil de smulgere din filet a burlanelor.

n mod curent, la coloanele de ancoraj se prevede la partea inferioar, pentru o lungime la=50100m burlane cu grosime a peretelui, de obicei grosimea maxim. n acest fel se mrete capacitatea de uzur a coloanei respective, uzura ce se produce la continuarea forajului, datorit rotirii garniturii de foraj.

Fora suplimentar datorat cresterii presiunii interioare este exprimat prin relaia:

kNNDpApF iaioail 12012000027356.041020

4252

sup

n care:

pi - este creterea presiunii interioare, n mod obinuit se admite pi=1520bar , se alege pi=17 bar .

Aoa - aria seciunii de trecere a burlanelor de la partea inferioara a coloanei, cele cu grosime mare de perete

Dia - diametrul interior al burlanelor mai sus menionate.

Calculul de compunere a coloanei supus la solicitarea de ntindere se desfoar de jos n sus, de la baza coloanei spre partea superioar.

Primul tronson se consider cel de deasupra poriunii de coloan cu burlane de grosime mare. Acest prim tronson este compus din burlanele cu cea mai mica grosime de perete din burlanele de diametru respectiv. Ctre partea de sus a coloanei va fi cuprinse burlane cu grosimi de perete din ce n ce mai mari.

Ca regul general n calculul de compunere a unei coloane de tubare, regul valabil i n cazul da fa, lungimea unui tronson de burlane se determin lund n consideraie condiiile existente la punctul de trecere la tronsonul urmtor. Se ia n considerare capacitatea de rezisten a burlanelor celor mai slabe din punctul respectiv.

n cazul da fa, n care coloana este supus la ntindere se consider fora admisibil de smulgere din filet a burlanelor pentru care se determin lungimea tronsonului. Burlanele din tronsonul superior sunt de rezisten mai mare.

n cazul general, de trecerea de la un tronson n la un tronson superior n+1 fora axial este dat de greutatea proprie a coloanei n punctul respectiv, Fgp, plus fora suplimetara datorit creterii presiunii interioare, Fsupl.

Conform relaiei:

l

n

iiiaa

o

flgpnan FgqlgqlFFF sup

1sup 1

n care:

il - este lungimea unui tronson;

iq - masa unitar a burlanelor din tronsonul respectiv;

g - acceleraia gravitational;

f - densitatea fluidului de foraj din sond;

o - densitatea materialului burlanelor; pentru oel o =7850kg/m3.

19

Din egalarea forei axiale cu fora admisibil de smulgere din filet, adsnau FF , rezult relaia lungimii tronsonului n :

o

fn

n

i

iiaao

fladsn

n

gq

qlqlgFF

l

1

11

1sup

KNC

Fs

ads 165075.1

2887max1

Dac se scrie lungimea primului tronson:

m

gq

gqlFF

l

o

f

o

f

aalads

2248

7850

1400181.943,80

7850

1400181.937,891001200001650000

1

1

1

sup1

1

Deoarece lungimea tronsonului rezultat din calcul depete necesarul de 678 m (Ha-la=678-100=578m), tronsonul cu burlane de grosime a peretelui t=11,05mm, va avea lungimea l1=578m.

Ca urmare din punct de vedere al solicitrii la ntindere, coloana de ancoraj va avea componena:

0 .... 578 m

578 .... 678 m

l1=578 m

la=100 m

t1=11,05 mm

ta=12,42mm

B. Determinarea adncimii de golire

Dup ce s-a efectuat calculul de compunere a coloanei la solicitarea axial se poate goli coloana respectiv. Scderea nivelului fluidului de foraj din coloana sub aceast adncime pune n pericol integritatea coloanei. Se poate turti sub aciunea presiunii exterioare. Obinuit, se consider c n spatele coloanei se afl fluidul de foraj utilizat la traversarea intervalului coloanei de ancoraj.

Fiecarui tronson din compunerea coloanei de ancoraj i corespunde o valoare a adncimii de golire. Valoarea cea mai mic reprezint adncimea maxim admisibil de golire.

Relatia pentru determinarea adncimii de golire are forma :

mg

pH

f

adtn

gn 132581.91100

10143 5

20

Deoarece Hgn depaseste mult lungimea coloanei de ancoraj rezulta ca aceasta poate fi golita complet fara

a aparea riscul de turtire a acesteea datorita presiunii exterioare.

4.2 Calculul de rezisten al coloanei intermediare

Diametrul

coloanei

Grosime

perete Oelul

Masa

unitar

Aria

Sectiunii

transversale

Presiunea de

spargere

psp

Presiunea de

turtire

pt

Forta la

smulgere din

filet

Fs

D,in mm --- kg/m cm2 bar bar kN

75/8 8,333 J-55 39,32 48,51 286 199 1401

75/8 8,33 N-80 39,32 48,57 415 234 2180

Funcie de condiiile specifice, coloana intermediar a unei sonde poate fi supus la diverse solicitri

dintre acestea mai importante i mai frecvent ntlnite sunt solicitrile de presiune interioar i de ntindere. n

mod obinuit se stabilete compunerea coloanei din punctul de vedere al presiunii interioare i apoi se face

verificarea la ntindere, facndu-se coreciile necesare dac acest lucru este necesar.

Referitor la solicitarea de presiune interioar se menioneaz dou situaii mai des intlnite:

- Executarea unei operaii de probare a etanietii coloanei i, implicit, verificarea cimentrii acesteia

i testarea la fisurare a rocilor aflate mai jos de baza coloanei, dup renceperea forajului: n aceste cazuri se

nchide gura sondei i se pompeaz n coloan fluid sub presiune;

- Producerea unei manifestri eruptive cu aruncare din coloan a fluidului de foraj i cu nchiderea la

gura sondei a prevenitorului de erupie; se consider situaia cea mai dezavantajoas pentru coloan: fluidul

ptruns n coloan este un fluid gazos i umple complet coloana, el provenind dintr-un strat aflat imediat sub

baza coloanei; se ajunge la aa numita situaie-sond nchis plin cu gaze.

Dupa cum s-a menionat coloana rezultat din calculul de presiune interioara este verificat la solicitarea

de ntindere dat de propria greutate. Uneori se tine seama i de fora axial suplimentar produs de

creterea presiunii interioare de la finalul cimentrii.

n cazul de fa se consider situaia solicitrii la presiune interioara la sonda nchis plin cu gaze i la

ntindere sub propria greutate.

21

Calculul coloanei intermediare la presiune interioara.

Se consider c adncimea la care se afl stratul de aflux a gazelor este egal cu adncimea de introducere

a coloanei intermediare, Hi i c presiunea gazelor corespunde gradientului presiunii de strat din zona coloanei

de exploatare, pe . Din punctul de vedere al calculului coloanei nu are importa dac n timpul manifestrii

se afl sau nu se afl garnitura de foraj.

n calcule se ine seama i de presiunea din exteriorul coloanei dat de coloana hidrostatic de ap

mineralizat, avnd densitatea am .

Presiunea gazelor din interiorul coloanei la baza acesteia este egal cu presiunea de strat:

barHpp ipipiii 3,2672056130.0

Iar presiunea la partea superioar a coloanei este exprimat prin relaia

barmNeiR

mT

mz

gHrg

eii

pis

p 229/102,229103,267 2528734,3081205681.9675.0

5

n care :

e - este baza logaritmilor naturali e=2.718

rg - densitatea relativa a gazelor in raport cu aerul;pentru gazele de sond se admite rg =0.675;

Zm - valorare medie a coeficientului de neidealitate a gazelor:

12

11

2

ism

ZZZ

Zs si Zi sunt coeficienii pentru partea superioar i cea inferioar;

Tm- temperatura absolut medie:

KTT

T ism 34,3082

68,33415.282

2

is TT , - sunt temperaturile pentru partea superioar i cea inferioar.

Ts=ts+273 K; Ts=9+273,15=282,15K

Ti=tHi+273,15 K; Ti=0.032056+273,15=334,68 K

ts - temperature la suprafata; se admite in medi 9oC

p, - gradientul geotermic din zona; se admite 0.003oC/m

R- constanta generala a gazelor 287 J/kgK

22

Densitatea medie a gazelor:

35 /18910205681.9

2,2293,267mkg

gH

pp

i

isii

mg

Considernd gaze n interiorul coloanei de tubare i ap meneralizat n exteriorul acesteia se poate scrie

a. Presiunile la interiorul coloanei,pi:

- La partea superioara, pis=229,2 bar

- La partea inferioara, pii=ppi=267,3 bar

b. Presiunile la exteriorul coloanei, pe:

- La partea superioara, pes=o

- La partea inferioara bargHp iamei 8,21510205681.910705

c. Diferenele de presiune care actionaeaz ca presiuni interioare ce solicit coloana, ip :

- La partea superioara:

barpppp isesisis 2,22902,229

- La partea inferioara :

barppp eiiiii 5,518,2153,267

Variaiile presiunilor menionate de a lungul coloanei de tubare sunt reprezentate in fig.3. din variaia

diferenei de presiune ip ca solicitarea coloanei scade de la partea superioara ctre cea inferioar. Deci, la

partea superioar - burlane cu rezisten mai mare, iar la partea inferioar - burlane cu rezisten mai mic la

presiune interioar.

n cazul unei coloane format din burlane de aceeai calitate de oel sunt necesare burlane cu gresime

mai mare de perete la partea superioar i cu grosime mai mic de perete la partea inferioar.

Pentru stabilirea compunerii coloanei se poate utiliza una din variantele: grafic, analitic de jos n sus(de

la baza coloanei spre suprafa) i de sus n jos (de la partea superioar spre baz)

d. Solicitarea la presiunea interioara a coloanei

mlHl

mg

ppl

i

mgam

iiadsp

520512056

;2051189107081,9

105,518,228

)(

12

51

1

In consecinta compunerea coloanei va fi:

23

l1=2051m t1=8,333mm J55

l2=5m t2=8,33mm N80

A. Verificarea coloanei intermediare la ntindere

Dup ce a fost stabilit compunerea coloanei la solicitarea de presiune interioar se face verificarea la

ntindere sub propria greutate. Este necesar ca pe toata lungimea sa, coloana s nu cedeze la ntindere, innd

seama i de flotabilitate. Cu alte cuvinte, fora de greutate proprie n orice punct al coloanei s nu depeasc

fora admisibil de smulgere din filet.

n cazul nostru, calculul de verificare se face de jos n sus, de la baz la suprafa.

La partea superioara a primului tronson: t1=8,333mm, J55

KNF

Fsmu

ams 5,80075,1

lg1 kNlgqF

o

f655102051

7850

1350181.932,391 3111

Se observa ca forta F1 este mai mic dect limita de rupere a burlanului care este 800,5kN, deci coloana

rezista.

La partea superioara a celui de al 2-lea tronson : t2=8,33mm, N80.

KNF

Fsmu

ams 124575,1

2180

75,1lg

2

kNlgqFFo

f657105

7850

1350181.932,396551 32212

Se observa ca forta F2 este mai mic dect limita de rupere a burlanului care este 1245kN, deci coloana

rezista.

4.3 Calculele de rezistenta pentru coloana de exploatare

Diametrul

coloanei

Grosime

perete Oelul

Masa

unitar

Aria

Sectiunii

transversale

Presiunea de

spargere

psp

Presiunea de

turtire

pt

Forta la

smulgere din

filet

Fs

D,in mm --- kg/m cm2 bar bar kN

5 5,59 J-55 17,19 21,32 292 211 592

5 7,52 J-55 22,34 28,22 393 383 921

5 7,52 N-80 22,34 28,22 572 500 1382

24

Coloana de exploatare trebuie s prezinte siguran pe o perioad lung de timp, fiind elementul prin care

se realizeaz procesele legate de exploatarea diferitelor fluide. Un prim element caruia trebuie s i se acorde o atenie deosebit este stabilirea condiiilor i starilor de solicitare.

Frecvent, pentru caculul de rezisten al coloanei de exploatare se consider solicitarea la presiune exterioar cu coloana complet goal. Presiunea este creat de coloana hidrostatic a fluidului de foraj utilizat la foraj sau cei n momentul terminrii procesului de adncime a sondei. Se neglijeaz existena cimetrii coloanei.

Dup stabilirea compunerii la presiune exterioar se procedeaz la verificarea la ntindere sub propria greutate.

A. Caculul coloanei de exploatare la presiune exterioara

Dup cum s-a menionat se consider coloana goal deci, presiunea interioara pe toata lugimea coloanei este 0. La exterior se consider existena fluidului de foraj existent n sond la terminarea forajului. Deci presiunea exterioara n oricare punct al coloanei este

xfexex gHpp Presiunea la partea superioara a coloanei:

0esp

Aceasta consecin la partea superioar a coloanei se vor afla burlanele cu cea mai mica valoare a presiunii admisibile de turtire corespunzatoare diametrului respective de coloan. n acelai timp, la partea de jos a coloanei se vor prevedea burlane pentru care presiunea admisibil de turtire are valoarea imediat superioar sau cel puin egal cu presiunea hidrostatic maxim a coloanei de fluid de foraj, conform relaiei:

efe gHp max La partea inferioara a coloanei

bargHp efei 48210317081,915505

Unde eH este adncimea maxim sau adncimea de introducere a coloanei de exploatare.

Pentru stabilirea compunerii coloanei de exploatare la solicitarea de presiune exterioar, cu coloana goal la interior se poate utiliza una din vaiantele: grafic, analitic de jos in sus si analitic de sus n jos.

Varianta analitic de sus in jos

La partea superioar a coloanei ca prim tronson se vor afla burlanele cu cea mai mic valoare a presiunii admisibile de turtire. Lungimea acestui tronson este egal cu adancimea maxim la care pot fi introduse burlanele respective goale la interior.

Padmt1=211bar; t1=5,59mm, J-55.

mg

pl

f

adt 138781,91550

10211 511

Cel al doilea tronson, format din burlane cu presiunea admisibi de turtire mai mare, va avea lungimea dat de relaia:

25

Padmt2=383bar; t2=7,52mm, J-55.

mg

pp

g

p

g

pl

f

adtadt

f

adt

f

adt 11311081,91550

211383 512122

Cel al treilea tronson, format din burlane (Padmt3=500bar; t3=7,52mm, N-80.) cu presiunea admisibil de turtire mai mare, va avea lungimea:

mg

pp

g

p

g

pl

f

adtadt

f

adt

f

adt 7691081.91550

383500 523233

l3 =H-l1-l2=3170-1387-1131=652m

n concluzie profilul coloanei de exploatare supus solicitrii de presiune exterioara va fi urmatorul:

ml 13871 0. 1387m t1=5,59mm J-55

ml 11312 1387m .. 2518m t2=7,52mm J-55

ml 6523 2518m .. 3170m t3=7,52mm N-80

4.4. Filmul tehnologic al operaiei de tubare

4.4.1 Pregtirea operaiei de tubare

Introducerea coloanei de burlane fr dificulti, ntreruperi nedorite sau accidente i reuita cimentrii

coloanei necesit o pregtire a gurii de sond i verificarea sculelor de tubare, controlul instalaiei de foraj,

pregtirea materialelor necesare pentru prepararea pastei de ciment, precum i a unor echipamente utilizate n

timpul cimentrii.

Pregtirea gurii de sond

Dup ce se efectueaz operaiile de carotaj electric i radioactiv, cavernometria i msurtorile de deviere,

se recomand reintroducerea garniturii de foraj cu sapa, eventual i cu un corector, ntr-un mar de ablonare

a gurii de sond. Uneori, n sondele adnci i dificile, se execut chiar dou, trei maruri de control.

Se corecteaz astfel, poriunile n care exist tendine de strngere a pereilor i de aezare a sapei,

zone cu schimbri brute ale direciei gurii de sond, cu ngenunchieri care pot mpiedica introducerea

coloanei de burlane.

La talp se circul pn ce se evacueaz complet detritusul de noroi. Se rezolv eventualele pierderi de

circulaie cu materiale de blocare. Se corecteaz densitatea noroiului, iar viscozitatea i gelaia acestuia sunt

reduse cu fluidizani ct mai mult posibil. Pentru mbuntirea proprietilor lubrifiante se adaug n noroi

10 15 kg/m3 praf de grafit sau cteva procente de petrol.n acest mod se micoreaz pericolul de prindere prin

lipire a coloanei de burlane, mai ales n sonde deviate.

26

Garnitura de foraj se introduce i se extrage cu o vitez moderat pentru a evita fisurarea formaiunilor

ori afluxul de gaze n sond. Pentru determinarea exact a tlpii sondei, se remsoar lungimea garniturii de

foraj.

Pregtirea burlanelor i a accesoriilor coloanei

Toate burlanele i accesoriile coloanei se aduc din timp la sond i se verific, n conformitate cu profilul

coloanei. La fiecare 1000 m se aduc n plus dou, trei burlane: considernd aceast regul, pentru coloana de

exploatare din proiect sunt necesare 7 burlane n plus.

Burlanele se probeaz, cu ap, pe rampa sondei cu ajutorul unui agregat de cimentare. n acest scop , la

capetele fiecrui burlan se nurubeaz dou capace, presiunea de probare fiind meninut 15 20 s. Ea nu

trebuie s depeasc 80 % din presiunea minim de spargere.

Se indentific toate burlanele, dup marcaj, ca grosime, calitate de oel i mbinare, se msoar lungimea

lor( fr cep) i se numeroteaz n ordinea introducerii n sond.

Se cur cu petrol i se verific toate filetele. Protectoarele mufelor sunt ndeprtate, iar cele ale cepurilor

sunt renurubate cu mna.

Se abloneaz la interior toate burlanele.

Ultimul burlan, cel care va fi nurubat la captul superior al coloanei, numit i burlan de lansare, trebuie

ales ca lungime a.. mufa burlanului precedent s nu se afle n dreptul capului de coloan, acolo unde se pun

bacurile de suspendare, iar captul de sus s se gseasc ntr-o poziie accesibil, la circa 1.5 m deasupra mesei

rotative.

Se verific dac exist toate accesoriile necesare ca numr, dimensiuni, tip de filet, precum i funcionarea

lor.

Se nurubeaz pe ramp iul ales la primul burlan, niplul cu valv la al treilea burlan, dup programul

stabilit. nurubrile se asigur mpotriva deurubrii cu cordoane scurte de sudur sau cu rini epoxidice, dac

burlanele nu sunt sudabile.

Se monteaz centrorii i scarificatorii pe burlane cu inele de blocare.

Pregtirea instalaiei i a sculelor de tubare

La coloanele lungi i grele, se verific principalele componente ale instalaiei de foraj, n primul rnd

sistemul de frnare al troliului i cablul de foraj.

Se controleaz funcionarea podului mobil de tubare. Acolo unde nu exist, se monteaz unul la nlimea

unui burlan deasupra podului sondei.

Dac masa rotativ nu poate suporta greutatea coloanei de burlane sau dac diametrul mufelor depete

diametrul de trecere al mesei, aceasta se ndeprteaz i n locul ei, pe grinzile substructurii, se monteaz un

suport special pentru broasca cu pene.

27

Chiolbaii trebuie s fie suficient de lungi pentru a putea monta capul de cimentare sau capul rotativ n

cazul rotirii coloanei.

n prevenitorul cu nchidere parial se schimb bacurile de prjini cu bacuri pentru coloana respectiv.

Se aduc la sond sculele de tubare i se verific dac ele funcioneaz, nu sunt uzate i corespund cu

diametrul i greutatea coloanei: elevatoare simple sau cu pene, elevatoare pentru ridicarea burlanelor n turl,

cleti mecanici sau mecanizai, protectoare de filet uor demontabile. Cletii trebuie s aib flci i bacuri de

rezerv.

Dac nu se folosesc cletii mecanizai, pentru nurubarea burlanelor se folosete o frnghie suficient de

lung cu diametrul de 40 mm. Cu cletii mecanici burlanele doar se strng. Momentul de strngere se

controleaz cu un indicator de moment, montat pe coada cletelui de strns.

Se pregtesc flanele i dispozitivele de suspendare i de etanare a coloanei la suprafa.

De la ncrctor se monteaz un furtun cu cana pentru umplerea coloanei.

Se asigur vaselina necesar pentru mbinrile burlanelor.

La pompele de noroi, pistoanele, cmile i supapele uzate se schimb.

Se aduc la sond, nainte de nceperea tubrii, toate substantele necesare cimentrii coloanei, precum i

unele echipamente necesare preparrii pastei de ciment i a fluidului de separare: habe, agitatoare.

4.4.2 Introducerea coloanei de burlane

Coloanele uoare, formate din burlane cu muf separat, se manevreaz cu elevatoare care prind sub muf

i se suspend n masa rotativ cu pene corespunztoare diametrului burlanelor. Coloanele mai grele i cele

alctuite din burlane cu muf din corp se manevreaz cu elevatori cu pene, care prind pe corpul burlanelor i se

suspend ntr-o broasc cu pene aezate pe mas ori n locul ei. Penele broatei sunt manevrate simultan i se

angajeaz pe corpul burlanelor la aceeai nlime.

Tubarea ncepe cu introducerea n sond a primului burlan, la care este nurubat iul coloanei. Astfel

pentru tubarea coloanei de exploatare din proiect se vor introduce mai nti burlanele din oel J55 cu grosimea

de perete t=7.52 mm pe o lungime de 556 m. La primul burlan de acest tip se va nuruba iul ales, i anume iul

cu valv de reinere cu bil din aluminiu i calot de ciment. Captul superior al fiecrui burlan se ridic pe

podul sondei cu ajutorul unei macarale existente pe ramp sau prin legarea burlanului de cel precedent. De pe

pod, burlanul este prins cu elevatorul simplu i ridicat n turl. Dac se folosete un elevator cu pene, prea greu

pentru a fi deplasat lateral i nchis pe burlan, acesta este apucat cu un elevator uor atrnat cu dou buci de

cablu de braele elevatorului greu, de manevr i ridicat n turl. Dup ce captul inferior al burlanului se ridic

suficient de sus, se desface protectorul cepului.

28

Pentru reducerea momentului de frecare, evitarea griprii i asigurarea etaneitii mbinrii, filetul mufei

se unge cu o unsoare stabil la temperaturi i presiuni ridicate, preparat dintr-un ulei mineral ( din petrol

naftenic), stearat de aluminiu ( sau litiu) i praf de grafit.

Se introduce cepul burlanului atrnat n mufa celui suspendat n pene. Operaia se face cu mult atenie

pentru a evita deteriorarea filetelor i a suprafeelor de etanare. Burlanul atrnat se aliniaz cu cel de jos pentru

a mpiedica nclecarea spirelor. La nceput, pn la angajarea cepului n muf, burlanul atrnat se rotete ncet.

mbinarea se strnge cu cletii mecanici sau mecanizai pn cnd momentul atinge o valoare

predeterminat, dependent de tipul mbinrii i de diametrul burlanelor. Astfel:

- burlanele din oel J55, cu diametrul D = 5 in, cu grosimea de perete t1=7.52 mm i filet rotund lung se

vor strnge cu un moment optim de 310 kgf*m;

- burlanele din oel J55, cu grosimea de perete t2=6.43 mm i filet rotund lung se vor strnge cu un

moment optim de 250 kgf*m;

- burlanele din oel J55, cu grosimea de perete t3=5.59 mm i filet rotund scurt se vor strnge cu un

moment optim de 185 kgf*m;

Dup nurubare, podarul prinde pe burlan elevatorul de manevr, coloana se ridic ncet din pene i apoi

se introduce n sond cu vitez redus, mai ales cnd exist pericol de fisurare a formaiunilor.

n timpul introducerii coloanei, pe lungimea ultimului burlan nurubat, elevatorul uor se prinde sub

mufa burlanului urmtor, ridicat deja cu captul superior pe podul sondei.

Pe parcursul introducerii, coloana se umple permanent cu noroi, dup 5 10 buci adugate.

La introducerea coloanei, se supravegheaz indicatorul de greutate i ieirea noroiului la derivaie.

Datorit frecrilor cu pereii gurii de sond i cu noroiul din jur, la ridicarea din pene sarcina crete uor, iar la

coborre scade n aceeai msur, cu 10-20 kN la 1000 m. Dac variaiile sunt mult mai mare, nseamn c

exist o tendin de prindere, ori coloana se sprijin pe diverse praguri de-a lungul gurii de sond.

Trebuie evitat coborrea elevatorului sub muf, cnd coloana se sprijin pe un prag; dac aceasta scap

brusc, mufa lovete de elevator i se poate smulge o mbinare.

Ieirea noroiului la derivaie se supravegheaz pentru a observa o eventual pierdere de circulaie sau o

posibil manifestare a sondei.

Colona se va opri la cel puin 3 m de talpa sondei; pe ea ar putea fi depus detritus care ar nfunda valva

iului.

Se monteaz capul de cimentare i se circul aproximativ volumul sondei. Circulaia trebuie nsoit de

manevr deoarece coloana este echipat cu scarificatori: la nceput pe 2 m, apoi pe 6 m.

29

5. Calculul cimentrii coloanelor

5.1 Calculul cimentarii coloanei de ancoraj

1. nlimea de cimentare

S-a menionat c pentru coloanele de ancoraj se prevede cimentare pe ntreaga nlime, Hac =Ha. adica o sa fie 678 m.

La coloanele intermediare i la cele de exploatare de lungime mare i cu nlimi reduse de cimentare din punt de vedere geologic sau de exploatare, se determin prin calcul, o nlime de cimentare, cerut de condiii de rezisten a coloanei i cunoscut o nlime tehinc de cimentare. Aceast nlime decurge din luarea n considerare a unor fore suplimentare de ntindere ce pot s apar dup cimentarea coloanei i fixarea acesteia n capul de coloan de la suprafa.

n cele mai multe cazuri fixarea coloanei la suprafa se face sub o for de ntindere egal cu greutatea proprie a parii de coloan rmas necimentat, Fcol. Este posibil ca, ulterior cimentrii i fixrii coloanei, s apar o situaie de crestere a presiunii n interiorul coloanei, pi, care creaz o fora suplimentar de ntindere,Fpi, concomitent cu o scdere a temperaturii n coloan, fapt care provoac o contracie a coloanei i deci o for suplimentar de ntindere,Fst.

Este necesar ca pentru a nu se poduce o cedare a coloanei, suma celor trei fore menionate s nu depaeasc fora admisibil pe care o poate suporta burlanele coloanei la mbinare sau la corp.

Dg diametrul gaurii de sonda pentru coloana de ancoraj

Di = D-2t = 298,4-211,735 = 275 mm

h = 20m

2. Densitatea pastei de ciment

p=n+ (100...300) kg =1150+200 =1350 kg/m3;

p = 1350 kg/m3

3. Volumul de pasta de ciment

kcav = 1,2

hDHDDkhDHDDV iaascaviaaagp a 222222 4444

87.6620275,04

6782984,03937,01,14

222

pV m3

4. Volumul fluidului de refulare

hHDV aian 24

30

69,612067832,04

2

nV m3

5. Cantiti de materiale

- cantitati unitare

1000a kg/m3

3150c kg/m3

pcca

cpm 1vv

..1vvca

3ca

135013150v11000v

v1v

aa

ac

651,0va m3 apa/m3 p.c.

349,0651,01v1v ac m3 cim/m3 p.c.

k_ coefficient ce tine seama de pierderile in strate

31,11543150349.005,1vc cc km kg cim/m3 p.c.

- cantiti totale

apamVV

tkgVmM

pa

pcc

3

a 7,4587,66837,005,1v

16,777716687,6631,1154

6. Numarul de autocontainere APC -10, cu capacitatea de 10000kg

71.710

16,77

ac

c

acM

MN => acNac 8

10acM tone

7. Numarul de agregate de cimentare

42

8

2 acagr

NN

Se alege Nagr=4agregate

31

8. Presiunea de pompare

69,66pV m3

69,61678275,044

22

aii HDV col m3

colipVV

pd_ presiunea datorata diferentei de densitati

pd=pe-pi (pres exter coloanei, pres din interiorul coloanei)

dcp ppp

311602,0 ac Hp bar

constpc

ncepi pomparea

cp pp 1

01dp

01pV

Pasta de ciment ajunge la baza coloanei inainte de terminarea pomparii ei. Pe intreaga inaltime a

coloanei se afla pasta de ciment in interior si fluid de foraj in exterior: 69,612

icp VV m3

Presiunea de pompare este:

n

hd3

H

p

n

32

82,16222 HgpHgHgppppp npcpnciecp bar In momentul terminarii pomparii pastei de ciment, aceasta umple complet coloana si se ridica in

spatele coloanei pe o lungime l3.

m

DDK

VV

A

VVl

cs

icp

si

icp84

063,0

28,5

2984,0393,01,14

69,6187,66

42222

1

3

87,663

pp VV

33 dcp

ppp bar

055,4321267581,911501350136,833 lHgPp npcd bar In momentul cand pasta de ciment a ajuns la baza coloanei de tubare:

P3=P2=-47,82 bar

4. In momentul final al circulatiei cand pasta de ciment s-a ridicat in spatele coloanei de tubare pe inaltime H. In interiorul coloanei ramane pasta de ciment pe inaltimea h, cuprinsa intre baza coloanei si inelul de retinere. Volumul de fluid pompat este: Vpompat= Vp + Vn =66,87+61,69=128,66 m

3 Presiunea de pompare este:

barhHgPp npcp 04,212067881,911501350136,84

5.2. Calculul cimentrii coloanei intermediare

1. Adncimea de cimentare

Hc = Hi-Ha+(100150m) = (2250-750)+150= 1650 m

-10

-5

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

P, bar

V , m3

Series1

Series2

Series3

33

2. Volumul de past de ciment

kcav = 1,2

h=20m

hDDDHDDkV colextcolincolacciscavp i 2 intint2 int222 415041504

322222 7320177,04

1501937,0275,04

15016501937,02508,02,14

mVp

3. Volumul fluidului de refulare

hHDhHAV iiin 24

89202250177,04

2

nV m3

4. Densitatea pastei de ciment

minmax ppp

16002501350300...100 anp

kg/m3

1000a kg/m3

3150c kg/m3

pcca

cpm 1vv

..1vvca

3ca

160013150v11000v

v1v

aa

ac

744,0va m3 apa/m3 p.c.

256,0744,01v1v ac m3 cim/m3 p.c.

4.8063150256.0vc ccm kg cim/m3 p.c.

- Cantiti totale

37094464,806 pcc VmM kg = 37,1 t

3.3446744,0 paa VvV m3 apa

- Numrul autocontainerelor:

7,310

1,37

autoc

c

autcontncM

MN

acNac 4

34

5. Numrul de agregate de cimentare:

22

4

2 acagr

NN

Alegem Nagreg= 2

6. Presiunea de pompare

46pV m3

32,882250177,044

22

iii HDV icol m3

colipVV

dcp ppp

67,242056012,0012,0 ic Hp bar

constpc

deoarece

colipVV

, la finalul pomparii pastei de ciment numai o parte din coloana are pasta de ciment,restul e plina cu fluid de foraj. Inaltimea ocupata de pasta de ciment in coloana de tubare este:

m

D

VH

ii

p

p 1870177,0

4

46

422

Inaltimea ocupata de fluid de foraj in acest moment este:

Hn=Hi Hp=2056-1870=186m

Pc=0,012*2056=24,67 bar

1) nceputul operatiei de pompare:

n

35

cp pp 1

01dp

01pV

2) La terminarea pomparii pastei de cimen dupa care incepe pomparea fluidului de refulare:

Pc=61 bar

pppinnie HgHHgHgppp bar7,36187082,915501870225082,91350225081,91350

barp p 3,247,3661 bar

732

pp VV m3

3) In momentul in care pasta a ajuns la baza coloanei:

Pc=61

pinppn HHgHgHgp 1870225081,91350187081,91550225081,91350 -36,7bar

Ppompare=61-36,7=24,3bar

56,502056177,044

22

3

iiip HDVV icol m

3

4) Sfaritul operaiei de cimentare

Pc=61

hghHgHgHHgp pincpcin barp 6,292081,9155020225081,91350165081,915501650225081,91350

6,906,29614 pp bar

16289734 np VVV m3

Variaie p=f(V)

Hn

hd2

n

pc

36

5.3.Calculul cimentrii coloanei de exploatare

Date necesare:

- Diametrul coloanei, De=65/8in=168.3mm

- Adncimea de introducere a coloanei; He=2360m

- Diametrul sapei pentru coloana de exploatare Ds=83/8=212.7mm

- Diametrul coloanei anterioare(intermediara) Di=95/8in=244.5mm

- Adancimea de introducere a coloanei intermediare Hi=1230m

- Coeficientul de cavern pentru intervalul de sub coloan intermediar k1=1.15

- Densitatea fluidului de foraj, 3/1568 mkgn

- Vscozitatea plastic a fluidului de foraj cPpn 9.29

- Tensiunea dinamic de forfecare a fluidului de foraj, 2/37.6 mNon

- Distana dintre inelul de reinere i iul coloanei de exploatare, h=30m

- naltimea de cimentare a coloanei de exploatare, Hce=1330m; pasta de ciment se ridic n interiorul coloanei intermediare pe o nlime de 200m

- Compunerea coloanei de exploatare rezultat din calculul de rezisten.

-20-15-10

-505

1015202530354045505560

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

P, bar

V , m3

Series1

Series2

Series3

37

ml 13061 0. 1306m t1=7.32mm J-55

ml 7402 1306m .. 2046m t2=8.94mm J-55

ml 3143 2046m .. 2360m t3=10.59mm J-55

- Densitatea cimentului praf 3/3150 mkgc

A. Date suplimentare necesare calcului cimentrii.

- Grosimea medie a peretelui burlanelor coloanei de exploatare

mm

eH

il

it

met 26.8

2360

31459.1074094.8130632.7

- Diametrul interior mediu al coloanei de exploatare

mmme

te

Die

D 78.15126.823.1682

- Diametrul sondei in zona de sub coloana intermediara

mms

Dksd

D 09.2287.21215.11 - Acelai diametru se consider i la interiorul coloanei intermediare, mmiiD 09.228

- Aria interioara a coloanei de exploatare

20181.0215178.04

2

4m

ieD

ieA

- Aria exterioara (a spaiului inelar)

20186.021683.0222809.04

22

4meDsdDeeA

- Factorul de compresibilitate a fluidului de foraj, 03.12 k

- Factorul de pierderi, 05.13 k

B. Calculele

1. Densitatea pastei de ciment

3/)300...100(min mkgnp

3/1868...1668)300...100(1568min

mkgp

Se ademite 3/1750 mkgp

2. Caracteristicele reologice ale pastei

38

- Vscozitatea plastic

cPpnpp 87.389.293.13.1

- Tensiunea dinamic de forfecare

2/64.737.62.12.1 mNonop 3. Volumul de fluide pompate in sonda

- volumul de pasta de ciment

33.25300181.013300186.0 mhie

Ace

Hee

Ap

V

- volumul de fluide de refulare

343.43)302360(0181.003.1)(2

mhe

Hie

Akn

V

4. Cantiti de materiale - unitare

pcca 1vv1vvca

ca

34,010003150

10001750vc

ac

ap

m3ciment/1m3pasta

66,034,01v1v ca m3apa/1m3pasta

1071315034,0vc ccq kg ciment/1m3pasta

- totale

k3 = 1,05 (coefficient de pierdere de ciment)

75.2811325107105.13 pcc VqkM kg = 28.1t

325.172566.005.1Vv pa3 kVa m3

5. Echipamentul necesar

Autocontainere APC-10

81.210

1.28

autoc

cautcontnc

M

MN acNac 3

5.12

3

2 acagr

NN

Alegem Nagreg= 2

39

6. Volumul interior al colanei

716.4223600181,0 eieic

HAV m3

pic VV

7. Debitele de fluide utilizate la cimentare

- Debitul de preparare si pompare a pastei

sdmsmt

VQ

p

p

p/14/014.0

6030

3.25 33

- Debitul necesar realizarii regimului turbulent de curgere a pastei in spatiul inelar

smvp

opcr /65.11750

64.72525

sdmsmAvQ eecrn /6.30/0306.00186,065.133

8. Volumul pompat cu debitul Qp.

Se pompeaza cu debitul Qp pama cand pasta a ajuns la baza coloanei si urmeaza sa treaca in spatial inelar. Deci volumul pompat cu acest debit este egal cu volumul interior al coloanei.

3716.4223600181.0 me

Hie

Aic

Vpp

V

- Volumul pompat cu debitul Qn

Volumul respective este egal cu volumul de pasta ce se ridica in spatial inelar

375.24300181.03.25 mhie

Ap

Vnn

V

Deoarece volumul de pasta, Vp=25.3 m3, este mai mic decat volumul interior al coloanei, Vic=42.716 m

3,

rezulta ca dupa pasta de ciment se pompeaza cu debitul Qp un volum de fluid de refulare.

3416.173.25716.42 mp

Vic

Vn

V

9. Viteze de curgere

interior:

- pasta de ciment: 762.00181,0

0138.0v

pi

pi

p

A

Qm/s

- fluid de refulare: 69.10181,0

0306.0v

ni

i

n

A

Qm/s

exterior:

40

- pasta de ciment: 741.00186,0

0138.0v

pe

ee

p

A

Qm/s

- fluid de refulare: 64.10186,0

0306.0v

ne

ee

n

A

Qm/s

10. Se calculeaz numerele Re i Bi pentru: a. Fluidul de foraj

- curgerea fluidului de foraj n interiorul coloanei pentru Qp=0.0138m3/s

8.61873109.29

156815178.0754.0Re

pn

nieD

ipv

in

8.423109.29754.0

37.615178.0

pnipv

onieD

inBi

08.0i

9.23415178.02

1568754.008.0

2

22

ieD

nipv

ii

- curgerea fluidului de foraj n exteriorul coloanei pentru Qp=0.0138m3/s

2.2320109.29

1568)1683.022809.0(741.0)(

Re3

pn

eD

sdD

epv

en

n

1.17109.29741.0

37.6)1683.022809.0()(3

pnepv

oneDsdD

enBi

12.0en

864

1683.022809.02

1568741.012.0

2

22

eD

sdD

nepv

ee

- curgerea fluidului de foraj n interiorul coloanei pentru Qn=0.0306m3/s

4.132923109.29

156815178.067.1Re

pn

nieD

inv

in

41

4.193109.2967.1

37.615178.0

pninv

onieD

inBi

022.0in

9.31615178.02

156867.1022.0

2

22

ieD

ninv

ii

- curgerea fluidului de foraj n exteriorul coloanei pentru Qn=0.0306m3/s

2.5142109.29

1568)1683.022809.0(64.1)(Re

3

pn

eD

sdD

env

en

n

7.7109.2964.1

37.6)1683.022809.0()(3

pnenv

oneDsdD

enBi

036.0.0en

4.1234)1683.022809.0(2

156864.1035.0

2

22

eD

sdD

nenv

ee

b. Pentru pasta de ciment

- curgerea pastei de ciment n interiorul coloanei pentru Qp=0.0138m3/s

4.51521087.38

175015178.0754.0Re

3

pp

pieD

ipv

ip

4.391087.38754.0

64.715178.03

ppipv

opieD

ipBi

09.0ip

29515178.02

1750754.009.0

2

22

ieD

pipv

ipi

- curgerea pastei de ciment n exteriorul coloanei pentru Qp=0.0138m3/s

42

6.199431087.38

1750)1683.022809.0(741.0)(Re

pp

peDsdDepv

ep

8.151087.38741.0

64.7)1683.022809.0()(

3

ppepv

opeDsdD

epBi

14.0ep

9.1124

1683.022809.02

1750741.014.0

2

22

eDsdD

pepv

epe

- curgerea pastei de ciment n interiorul coloanei pentru Qn=0.0306m3/s

8.114111087.38

175015178.067.1Re

3

pp

pieD

ipv

ip

9.171087.3867.1

64.715178.03

ppipv

opieD

ipBi

025.0ip

40215178.02

175067.1025.0

2

22

ieD

pipv

ipi

- curgerea pastei de ciment n exteriorul coloanei pentru Qn=0.0306m3/s

6.44141087.38

1750)1683.022809.0(64.1)(Re

3

pp

eDsdDepv

ep

p

1.71087.3864.1

64.7)1683.022809.0()(

3

ppepv

opeDsdD

epBi

046.0ep

6.1810)1683.022809.0(2

175064.1046.0

2

22

eDsdD

nepv

epe

- Presiunea de cdere pentru fluidul de foraj

barQm

p 7.30138.01568107.02107.0 2

43

barQm

p 4.150306.01568107.02107.0 2

- Presiunea de cadere pentru pasta de ciment

barQmp 40138.01750107.02107.0 2

Debitul m3/s 0.0138 0.0306

Spatiul -- Interior Exterior Interior Exterior

Viteza m/s 0.754 0.741 1.67 1.64

Fluid de foraj

Re 6187.8 2320.2 13292.4 5142.8

Bi 42.8 17.1 19.4 7.7

Regim Turbulent Turbulent Turbulent Turbulent

i 234.9 - 316.9 -

e - 864 - 1234.4

pm 3.7 15.4

Pasta de ciment

Re 5152.4 1994.6 11411.8 4414.6

Bi 39.4 15.8 17.9 7.1

Regim Turbulent Laminar Turbulent Turbulent

i 295 - 402 -

e - 1124.9 - 1810.6

pm 3.7 15.4

44

Inceputul pomprii pastei de ciment.

- Debitul de pompare, Qp = 0.0138m3/s;

- Volumul de fluid pompat Va=0;

- Caderea de presiune in manifold, pma=4bar

- Presiunea de circulatie in sonda

bare

Hnpe

Hnpca

p 93.25510)236086423609.234(

- Presiunea la agregat

barca

pa

pma

paa

p 93.3993.2504

Terminarea pomparii pastei de ciment in coloana

1 Debitul de pompare, Qb = Qp =0.0138m3/s

2 Volumul de fluid pompat, Vb =Vp =25.3m3

3 Caderea de preaiune la manifold pmb=4bar

4 Presiunea coloanelor de fluide. bipbepbp

La exteriorul coloanei

bare

gHnbe

p 363510236081.91568

la interiorul coloanei

bar

A

VHg

A

Vg

pbip

ie

p

en

ie

p

388100181.0

3.252360*81.9*1568

100181.0

3.25*81.9*1750

5

5

Deci 25388363 bi

pbe

pb

p

5 Presiunea de circulaie n sond

bar

eH

npie

A

pV

eH

npie

A

pV

ppcbp

8.261023608640181.0

3.2523609.234

0181.0

3.25295 5

45

6 Presiunea la agregat

barcb

pb

pmb

pab

p 8.58.26254

Momentul C

Pasta de ciment a ajuns la pastea de jos a coloanei.

7 Debitul de pompare Qc=Qp=0.0138m3/s

8 Volumul de fluid pompat Vc=Vic=42.716m3

9 Caderea de presiune in manifold, pmc=3.7bar

10 Presiunea coloanelor de fluide este aceiasi ca in momentul b, barb

pc

p 25

11 Presiunea de circulatie in sonda este aceiasi ca in momentul b, barcc

pcb

p 8.26

12 Presiunea la agregat barppppcccmcac

5.58.26257.3

Momentul D

Pasta de ciment a nceput s treac n spaial inelar; ncepe regimul de curgere turbulent pentru past.

13 Debitul de pompare, Qd=Qn=0.0306m3/s

14 Volumul de fluid pompat este acelasi ca in momentul c,

Vd= Vc=Vic=42.716m3

15 Caderea de presiune in manifold, pmd=15.4bar

16 Presiunea coloanelor de fluid este aceiasi ca in momentele b si c

barb

pc

pd

p 25

- Presiunea de circulatie in sonda(vezi figura 16.d)

bar

eH

nnie

A

pV

pnie

A

pV

eH

nncdp

8.371023604.12340181.0

3.25402

0181.0

3.2523609.316 5

17 Presiunea la agregat

barcd

pd

pmd

pad

p 2.288.37254.15

46

Finalul operaiei de cimentare n regim turbulent.

18 Debitul de pompare, Qe=Qn=0.0306m3/s

19 Volumul de fluid pompat in sonda Ve=Vp+Vn=25.3+43.43=68.8m3

20 Caderea de presiune la manifold, pme=15.4bar

21 Presiunea coloanelor de fluide, int pextpep

La exteriorul coloanei

bar

cegH

pceH

eHg

nextp

8.386510133081.91750

510)13302360(81.91568)(

La interiorul coloanei

bar

ghp

he

Hgn

p

5.3635103081.91750

510)302360(81.91568)(int

Deci: bare

p 3.235.3638.386

22 Presiunea de circulatie in sonda (vezi fig.16e)

bar

ceH

eH

nnceH

pnh

pnh

eH

nncep

3.44

510)13302360(4.123451013306.181051030402510)302360(9.316

)()(

- Presiunea la agregat

47

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80

p, bar

V, m3

In figura reprezint graficul de variaie al presiunii la agragate n funcie de volumul de fluide pompat n sond.

5.4. Filmul tehnologic al operatiei de cimentare

5.4.1. Pregtirea operaiei

n acest capitol se va descrie operaia de cimentare a coloanei de exploatare de 5 in.

Coloana de exploatare trebuie echipat cu toate accesoriile necesare: iu cu valv, niplu cu valv, centrori,

curitori de turt, etc.

Reeta de past se testeaz n condiii ct mai apropiate de cele din sond, cu probe reprezentative pentru

materialele ce vor fi utilizate, n zilele premergtoare operaiei. Se regleaz densitatea, proprietile reologice i

viteza de filtrare, potrivit condiiilor concrete din sond, i timpul de pompabilitate n raport cu posibilitile de

pompare.

Se pregtete, n habe sau n rezervoare, apa, un volum dublu fa de cel necesar. n alte habe, se prepar

fluidele de separare.

Amplasarea agregatelor de cimentare i a autocontainerelor cu ciment este condiionat de numrul de

mixere ce prepar pasta, de numrul de agregate care vor pompa pasta i noroiul de refulare, de tipul pastei i de

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0 20 40 60 80

Q, m3/s

V, m3

Graficul de variaie Q=f(V)

48

spaiul disponibil. La un moment dat, un agregat care prepar pasta la un mixer lucreaz cu un singur

autocontainer.

Dup amplasare, se monteaz liniile de alimentare cu ap (soluie), fluid de separare i noroi de refulare,

i cele de pompare n sond. Acestea din urm sunt racordate la unul sau dou colectoare care ajung la capul de

cimentare i se probeaz la o presiune cu 50% mai mare dect cea maxim estimat. Se pompeaz n sond

dopul de fluid separator.

Se introduce prin capul de cimentare, sub braele de intrare, dopul de cauciuc cu membran; cnd capul

este etajat se introduce i al doilea dop, cel masiv, ntre cele dou rnduri de brae.

5.4.2 Prepararea i pomparea pastei

De obicei, pasta se pompeaz pe msura preparrii. Pompele rotative primesc apa prin intermediul habelor

de pe agregate i o pompeaz n mixerele cu jet. Aici apa antreneaz cimentul praf introdus n plnia din

autocontainer i n camera de amestec se formeaz pasta de ciment. Aceasta ajunge n haba de amestec, de

unde, printr-un furtun, este aspirat de pompa de presiune i pompat spre capul de cimentare.

n timpul pomprii, se msoar permanent densitatea pastei, care se menine la valoarea de 1800 kg/m3,

prin reglarea debitului de ap sau de ciment. Schema de preparare i pompare a pastei de ciment este :

Pentru omogenizarea i corectarea densitii, se recomand ca pasta s fie recirculat n habe mai mari, de

3-4 m3 cu unul din agregate. Aceast hab permite s se pstreze debitul de pompare dorit chiar dac debitul de

preparare nu este constant.

Ultima tran de past, cea care este plasat n zona iului circa 10% din volumul total este preparat

din ciment curat, fr adaosuri care micoreaz rezistena pietrei, cu factorul ap ciment mai redus. Dup

pomparea pastei, se spal conductele i echipamentele de pompare cu ap i se schimb filtrele de pe liniile de

refulare. La capul de cimentare simplu, se deurubeaz capacul i se introduce al doilea dop sub braele laterale.

Se remonteaz conductele pentru pompararea noroiului de refulare.

49

Durata acestor operaii, n care pasta rmne n sond nemicat, trebuie s fie ct mai redus, mai ales n

situaia cnd pasta a nceput s urce deja n spaiul inelar: 5 7 min.

Pentru sigurana cimentrii n zona iului, se vor mai pompa cteva sute de litri de past i dup dopul de

cauciuc masiv.

5.4.3 Pomparea noroiului de refulare

Dac se pompeaz cu agregatele de cimentare, volumul de noroi este msurat n habele acestora, unde

este trimis de pompele sondei. Cnd noroiul este refulat n sond direct cu pompele de noroi, el se msoar fie

n habele de aspiraie, ce trebuie calibrate, fie contoriznd numrul de curse ale pistoanelor.

n timpul pomprii, se controleaz i debitul de ieire, pentru a preveni o pierdere n strate sau o

manifestare. Datorit diferenei de densitate past noroi, cnd presiunea la capul de cimentare devine 0,

debitul la ieire va depi pe cel de pompare, iar ulterior rmne o perioad mai mic.

Pentru a mbunti dezlocuirea noroiului i a activa scarificatorii de turt, coloana se manevreaz pe 5-6

m i se rotete cu 15-30 rot/min.

Cnd mai sunt de pompat 2-3 m3 de noroi, se micoreaz debitul, oprind treptat agregatele, astfel ca la

oprirea dopului masiv pe inelul de reinere viteza de circulaie s fie redus, n scopul diminurii ocului de

presiune.

Se ridic presiunea cu 20 30 bar peste cea de pompare, eventual pn la presiunea de probare a coloanei,

se ateapt cteva minute apoi se scurge presiunea la zero. Coloana de exploatare se nchide n aceat situaie; la

celelalte coloane se creeaz 20-30 bar i apoi ele se nchid. Cnd valvele nu etaneaz se reface presiunea de la

sfritul pomprii i se nchide coloana.

Dac n timpul prizei presiunea crete periculos, din cauza exotermiei, ea se scurge periodic.

5.4.4 Controlul cimentrii

ncheierea operaiei de cimentare fr dificulti i accidente, precum i absena lor n perioada imediat

urmtoare nu nseamn ntotdeauna c cimentarea este reuit. Complicaiile pot interveni mult mai trziu.

Pentru a le preveni este necesar s fie detectate cauzele lor posibile, iar cimentarea trebuie eventual remediat.

Termometria. Este una dintre cele mai vechi i mai simple metode pentru stabilirea nlimii de ridicare a

pastei n spaiul inelar. Ea are ca principiu nregistrarea anomaliei de temperatur din sond n dreptul masei de

ciment din spatele coloanei de burlane n perioada hidratrii lui. n figura urmtoare sunt prezentate 3 cazuri de

termograme idealizate:

50

a) nainte de tubare;

b) dup cimentare;

c) efectul zonelor lrgite;

Creterea de temperatur n zona cimentat ajunge la 10 30 C. Mrimea acestei creteri este determinat

de grosimea inelului de ciment, natura pastei, conductivitatea termic a rocilor i a noroiului, temperatura

geostatic, momentul msurrii.

Este recomandabil ca temperatura msurat dup cimentare s fie corelat cu termograma i

cavernograma nregistrate nainte de tubarea coloanei. Variaiile de litologie, mai precis de conductivitate

termic, schimbrile de seciune pot conduce la interpretri eronate.

Probe de etaneitate a cimentrii

Reuita cimentrii se poate aprecia, dup forarea unu scurt interval sub iul coloanei sau dup perforarea

ei, prin intermediul probelor de presiune, de golire i chiar de producie.

Dac se continu forajul i coloana este fixat ntr-o formaiune impermeabil, dup ce se foreaz 1 -3 m

n teren, se execut o prob de aflux sau de presiune. Prin denivelare sau prin crearea unei depresiuni cu ajutorul

unui probator de strate se controleaz n ce msur zona iului este bine cimentat.

Presiunea aplicat trebuie s in seama de rezistena coloanei i a echipamentului de suprafa, dar i de

rezistena inelului de ciment. Dac gradientul de fisurare fis este cunoscut, presiunea de suprafa:

Pc < fisH pgH

La coloanele de exploatare, probele de producie constituie cea mai sigur modalitate de evaluare a cimentrii lor. Apariia gazelor sau a apei n dreptul unui strat de petrol, de exemplu, presiuni mai mari sau mai sczute dect cele ateptate, afluxul de noroi dup perforare sunt dovezi c cimentarea a fost defectuoas i sunt necesare operaii de remediere.

51

6. Alegerea echipamentului de suprafa Dupa ce se va sapa gaura de sonda pentru montarea coloanei de ancoraj intervalul 0-678 m la ultimul burlan introdus intrucat la suprafata se va monta o flansa cu mufa tip UMC-C care va rezista la o presiune de lucru de 210 bar cu o dimensiune nominala de 13 5/8 in care se insurubeaza coloana de ancoraj cu diametrul 10 3/4.

Flansele cu mufa sunt destinate suspendarii si etansarii burlanelor de foraj

Dimensiunile flanselor si a diametrelor interioare de trecere sunt in conformitate cu API. Flansele cu mufa prezinta doua tipuri de legatura cu burlanul: - cu filet pentru burlane API 8RD, Buttres - legatura sudata si doua iesiri laterale care pot fi filetate sau cu flanse prevazute cu prezoane. Dimensiunile gaurilor verticale sunt conform cerintelor API . Dimensiunile penelor ce se monteaza in flansa vor fi 5 - 10

3/4 in. Prevenitorul ce se poate monta peste flansa cu mufa, este DF 11x210 sau

VH 11x210

Dup pauza de ntrire a pietrei de ciment, coloana de burlane se fixeaz la suprafa, se solidarizeaz cu

cele anterior tubate, iar spaiul inelar dintre exteriorul ei se etaneaz, ceea ce permite un control al presiunii

dintre coloane i mpiedic evantualele emanaii de gaze sau alte fluide n atmosfer.

Suspendarea unei coloane se realizeaz cu un ansamblu de pene (bacuri) montate ntr-o flan solidar cu

coloana anterioar, iar etanarea cu un sitem de inele i garnituri de cauciuc. Pentru a controla presiunea dintre

cele dou coloane, flana respectiv are 2 ieiri laterale prevzute cu ventile i manometre.

ntregul ansamblu de flane montat la gura sondei, inclusiv cea n care se suspend tubingul, cu toate

accesoriile respective, constituie capul de sond. Pe el se monteaz capul de erupie, de injecie sau de pompare,

pentru exploatarea si sondei, instalaia de prevenire n cazul unor reparaii.

n figura urmtoarea este prezentat capul de sond utilizat n acest proiect. El este alctuit din:

- o flan cu muf nurubat la coloana de suprafa; n aceast flan se suspend, dup tubarea i

cimentarea ei, coloana intermediar;

- o flan dubl n care se suspend coloana de exploatare;

- ansamblurile de pene pentru suspendarea celor dou coloane;

- sistemele de etanare, cu inele de cauciuc, pentru izolarea spaiilor dintre cele 3 coloane;

- o flan dubl n care se suspend tubingul cu ajutorul unui agtor;

52

- boneta, o flan simpl care permite prin reducerea diametrului nominal s se monteze capul de

erupie;

- tuuri laterale, nurubate ori prinse cu prezoane de corpul flanelor, cu ventile de control, adesea

dublate, i manometre.

Capul de sonda va fi alcatuit din:

1.Flana cu muf care se inurubeaza la colana de suprafaa

Dimensiune:13 5/8

*=620 mm

Burlanul ce se inurubeaza: +

,

Burlanul ce se suspenda: -

.

2.Flana dubla n care se suspenda coloana de exploatare

53

Dimensiune: 14

/=700 mm

Prezinta etanare secundara pentru burlane cu diametrul: -

. in

Suspenda burlane cu diametrul:$=5 in

3.Dispozitiv pentru suspendarea evilor de extractie

Dimensiuni: 0

+=640 mm

Prezinta etansare secundara pentru burlane cu diametrul:$=5 in

4.Dimensiunile ansamblului de pene pentru suspendarea celor doua coloane

Diametrul nominal al flanei cu muf:13 5/8

Presiunea nminala a flanei: 700 bar

Dimensiunile penelor ce se pot monta in flanse: 4 -5-5 -5 -6-6 5/8

5-5 -5 -6-6 5/8-7-7 5/8

7-7 5/8-8 5/8-9 5/8-10 3/4

5.Combinaii de flanse de etanare pentru cele trei colane de burlane

Exemplu de comand ctre uzina constructoare a uneia din combinaiile posibile:

14 +

.

-

.

-

.

*

/

6.Tipul si dimensiunile prevenitorului care se poate monta

Dat fiind faptul ca nu dispunem de un prevenitor de 700 bar se va impune conditia restrictiva ca limita

superioara a presiunii sa fie de 350 de bar astfel ca se vor alege doua prevenitoare unul DF si unul VH

combinatia fiind urmatoarea:

DF 9 +VH 9

54

CUPRINS

Capitolul I . Calculu l garnituri i de foraj . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-6

I.1.Date initiale.............................................................................................1-6

Capitolul II. Proiectarea constructiei sondei ...............................................................7-10

Capitolul III Stabilirea caracteristicilor fizice ale fluidelor de foraj.................... ..11-14

Capitolul IV Calculul de rezistenta al coloanelor de tubare.......................................15-29

Capitolul V Calculul cimentarii coloanelor..................................................................30

Cimentarea coloanei de ancoraj .. ....................................................30

Cimentarea coloanei intermediare....................................................34

Cimentarii coloanei de exploatare.....................................................37

Capitolul VI Alegerea echipamentelor de suprafata52-54