Upload
radu-chibzui
View
86
Download
13
Embed Size (px)
DESCRIPTION
foraj
Citation preview
PROIECTFORAJUL SONDELOR
TEMA : Proiectarea construciei unei sonde n foraj.
Conductor: conf. dr. ing. SERBAN NICOLESCU
Student: Nasser Abdullah SamiGrupa: 1 FORAJAnul: IV
2013 20141. Date initiale: N=1 Diametrul sondei
Adincimea sondeiH=3600-7N=3593 m Densitatea noroiului de foraj
Apasarea pe sapa
Turatia
Acceleratia gravitationalag=9.81m/s2 Densitatea otelului
Presiunea de pomparepp=170-0.3N= 169.7; se alege 170 bar DebitulQ=24 dm3/s Diametrul duzelordd=11mm=0.0011m
1.1GARNITURA DE FORAJ
1.2 Calculul prajinilor grelePentru o sonda cu diametrul 295mm, am ales din STAS diametrul prajinilor grele cu urmatoarele caracteristici:Dg=203,2mmdg=71,5mmtg=65,85mmqg=223,1 kg/mc=1.25 Lungimea prajinilor grele
Se alege lungimea prajinilor grele=144m16 prajini
1.3 Calculul prajinilor de foraj
Din STAS am ales prajini de foraj de 5 in cu urmatoarele caracteristici:Dp=127mmtp=9,19mmdp=108,6mmqp=32,62 kg/m Lungimea prajinilor de foraj
Prajinile de foraj si cele grele se grupeaza cate 3 , formand astfel un pas.Calculam numarul pasilor:
1.4 Calculul garniturii la extragere fara circulatieSectiunea 1-1 Determinarea solicitarii de tractiune :
; ; ;In final obtinand:
Greutatea prajinilor de foraj :
NGreutatea prajinilor grele :
NGreautatea garniturii:
=1418846 NAria prajinei in sectiunea 1-1 :
Determinarea solicitarii axiale :
N/m2Unde:solicitarea la ncovoiere, ;
Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :determinarea tensiunii circumfereniale :
Unde:raza interioara;raza exterioara;distana radial a punctului considerat;presiunea interioara;presiunea exterioara; pi=pe
Determinarea solicitarii la ncovere :
Determinarea solicitarii la torsiune : Deoarece nu are loc forajul Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii echivalente :
Determinarea limitei de curgere a otelului :
Unde:
coefficient de sigurana
=1,7
limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
Sectiunea 2-2
Determinarea solicitarii axiale :
N/m2Unde:
solicitarea la ncovoiere,
; Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :
Determinarea tensiunii circumferenial
Unde:
raza interioara;
raza exterioara;
distana radial a punctului considerat;
presiunea interioara;
presiunea exterioara
Determinarea solicitarii la ncovoiere :
Determinarea solicitarii la torsiune :
, deoarece nu are loc forajul
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii echivalente :
Determinarea limitei de curgere a otelului :
Unde:
coefficient de sigurana
=1,7
limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
1.5 Determinare eforturilor in timpul forajuluiSectiunea 1-1 Determinarea solicitarii de tractiune :
; Unde:
fora de frecare;
fore de presiune;
fora de inerie;
greutatea prajinilor grele;
greutatea prajinilor de foraj; Gs apasarea pe sap;
coeficiente de frecare,
acceleraia la extragerea garniturii, m/s2;
densitatea noroiului de foraj;
densitatea oelului,
aria prajinii din secriunea 1-1;
diametrul interior al prajinii din sectiunea 1-1;
presiunea de pompare
Se obtine relatia pentru
Greutatea prajinilor de foraj :
N
Greutatea prajinilor grele :
N Greautatea garniturii:
=1418846 N
Aria prajinei in sectiunea 1-1 :
Aria interioara a prajinii din sectiunea A-A :
m2
Presiunea :
N
Determinarea solicitarii presiunii interioare si exterioare :
Determinarea tensiunii circumferenial
Unde:
raza interioara;
raza exterioara;
distana radial a punctului considerat;
presiunea interioara;
presiunea exterioara;
,
bar,
Deci N/m2 Determinarea tensiunii radiale :
Cazul 1 , bar,;
Deci N/m2 Determinarea solicitarii la ncovoiere:
Determinarea solicitarii la torsiune:Prp=71,77 KWPrg=7,6 KWPrgp=79,4 KWPs=35,4KWPm=114,8 KW
Moment la sapa
Moment la masa rotativa
Modulul de rezistenta polara pentru garnitura
Determinarea tensiunii :
Determinarea solicitarii axiale :
N/m2
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii :
Determinarea tensiunii echivalente :
Determinarea limitei de curgere a otelului :
Unde:
coefficient de sigurana
=1,2
limita de curgere a otelului cind trece de la starea elastica la starea plastica
Solicitarea in sectiunea 1-1 in timpul extragerii determina calitatea otelului.Otelul ales este X95 cu urmatoarele caracteristici: Rp0,2=655 N/mm
SolicitareTensiuneaN/mm2Extragerea g.f. fr circulaien timpul forajului
1-12-21-12-2
ntindere sicompresiunez
-
Presiunea intsi extt0
17-
r0
-17-
ncovoiere000-
Tensiunea axialaax
-
Torsiunea
005,2
Tensiuni principale10
-17-
2
-
30
-6,68-
Tensiune echivalentechiv
0
-
2.Proiectare Arhitecturii sondei in foraj
2.1 Stabilirea diametrelor coloanelor si sapelor
Calculul coloanei de exploatare
Pentru coloana de exploatare se cunoate diametrul exterior al coloanei:
=5 in=127 mmDin STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm=141,3 mmSe adopta un joc radial jr=11,9 mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel : Ds=Dm+2jr=165.1 mm Din STAS se alege: Ds,stas=165,1 mm (61/2in)t=12,7 mmCalculul coloanei intermediare
Pentru coloana intermediara se alege diametrul exterior al coloanei:
=75/8 in=193,7 mmDin STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm=215,9 mmSe adopta un joc radial jr=14,3 mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel : Ds=Dm+2jr=269,9+217,5=244,5 mm Din STAS se alege: Ds,stas=244,5 mm (9 5/8 in)t=11,43,19 mmCalculul coloanei de suprafata (ancoraj)
Pentru coloana de ancoraj se alege diametrul exterior al coloanei:
=103/4 in=273,1 mmDin STAS se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dm=298,5 mmSe adopta un joc radial jr=37,8 mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel : Ds=Dm+2jr=365,1+239,7=374,1 mm Din STAS se alege: Ds,stas=374,6 mm (14 3/4 in)t=9,52 mm
Programul de tubare va fi:Coloana de ancorare de 103/4 in, tubata pe intervalul 0 1092 mColoana intemediara de 75/8 in, tubata pe intervalul 0 2092 mColoana intemediara de 5 in, tubata pe intervalul 0 4092 mDiametrul sapelor folosite pentru forajul celor trei interval sunt:103/4 in, pe intervalul 0 1095 m75/8 in, pe intervalul 1095 2095 m5 in, pe intervalul 2095 3995 m
3 Densitatile fluidelor de foraj
Pornesc de la conditia esentiala pt stabilirea densitatii fluidului de foraj:
AncorajSe alege densitatea noroiului = 1100 kg/m3IntermediaraSe alege densitatea noroiului = 1370 kg/m3ExploatareSe alege densitatea noroiului = 1630 kg/m3Interval foratTip fluidDensitatea fluidului
m------Kg/m3
0-1092Natural1100
1092-2092Dispersat neinhibitiv1370
2092-4092Dispersat neinhibitiv1630
4. Volumele de fluide de foraj necesare4.1. Pentru coloana de ancoraj Calculul volumului de fluid
4.2. Pentru coloana intermediar Calculul volumului de fluid
4.3. Pentru coloana de exploatare Calculul volumului de fluid
5. Calculul de rezistent al coloanelor de tubare
1092 m2092 m 4092m103/4 in7 5/8 in5in
Coeficienti de siguranta: la tractiune: cs = 1,75 la turtire: cs = 1,0 pentru J-55 C-95cs = 1,115 pentru P-110 U-150 la spargere: cs = 1,15 pentru pi500 bar
5.1.Calculul de rezisten al coloanei de ancoraj
Presiunea din pori la adancimea maxima
Presiunea de fisurare a formatiunilor
Dimensionare la presiune exterioaraDiferenta de presiune la siu pt dimensionare la presiune exterioara
bar,se impune o adancime de golire maxima, sa reziste la solicitarea presiunii exterioare
Greutatea tronsonului
tone,mai mica decat cea admisibila 1306 toneIn concluzie coloana de 10 3/4 va fi alcatuita din burlane cu grosimea de 10,16 otel J-55 cu filet rotund pe o lungime de 992 m, la cele doua capete pe cate o lungime de 50 m se for utiliza burlane cu o grosime de perete imediat superioara 11.34 pt a se spori siguranta.
5.2. Calculul de rezisten al coloanei intermediare
Coloana plina cu gaze Presiunea din pori
Presiunea de fisurarare a formatiunilor
Presiunea gazelor la siul coloanei intermediare
Diferenta de presiune interioara la siul coloanei
La suprafata presiunee din interiorul coloanei
Tronson inferior J-55 t=8.33 mm
Tronson superior N 80 si t=8.33 mm
Verificarea la presiune exterioara Inaltimea coloanei de noroi in timpul unui aflux
Diferenta de presiune exterioara la adancimea de golire
La siul coloanei intermediare
Inaltimea coloanei de noroiSe limiteaza presiunea la gura sondei
Diferenta de presiune la nivelul coloanei de noroi
Presiunea exterioara admisibila a burlanelor N-80 sunt mai mari decat diferenta de presiune exterioara
Verificare la tractiuneGreutatea celor 2 tronsoane
pentru burlane N-80 In concluzie coloana intermediara va fi alcatuita din burlane de J 55 cu t=8.33 la partea inferioara si burlane N-80 cu t=8.33 la partea superioara
5.3. Calculele de rezistenta pentru coloana de exploatare
Coloana inchisa plina cu gazePresiunea maxima a fluidelor din pori se considera egala cu presiunea coloanei de noroi
Presiunea interioara la suprafata coloanei
Se alege otel N-80 cu t=7.52 mm si presiune admisibila de 572 barSe vor alege oteluri mai ieftine si mai slabe: se alege J-55 cu t=7.52 mm si presiunea admisibila de 393 barLungimea primului tronson va fi:
Se alege otel J-55 cu t=6.43 mm si presiune admisibila de 336 bar
Lungimea tronsonului va fi:
Dimensionare la presiune exterioaraSe considera coloana goala
Se alege otel N-80 cu t=9.19 mm si presiune admisibila de 723 barSe vor alege oteluri mai ieftine si slabe : se alege P-110 cu t=7.52 bar si presiune admisibila de 609 barLungimea primului tronson va fi:
Se alege N-80 cu t=7.52 mm si presiunea admisibila 500 bar
Se alege J-55 cu t=7.52 mm si presiunea admisibila de 393 bar
Se alege J-55 cu t=6.34 mm si presiunea admisibila de 336 bar
Lungimea primului tronson
Acest otel se va folosi pana la H=0 m
Verificarea combinata la presiune exterioara si interioara dintre tronsonul 1 si tronsonul 2
Adancimea de trecere a burlanelor din tronsonul urmator
Trecerea de la compresiune la tractiune
Burlanele sunt solicitate pe lungimea
Inseamna ca tronsonul este solicitat la compresiuneVerificarea combinata la presiune exterioara si interioara dintre tronsonul 2 si tronsonul 3
Adancimea de trecere a burlanelor din tronsonul urmator
Trecerea de la compresiune la tractiune
Burlanele sunt solicitate pe lungimea
Inseamna ca tronsonul este putin solicitat la tractiune
6.Calculele cimentarilor coloanelor
Calculul cimentrii coloanei de ancoraj
Diametrul mediu al gaurii de sonda
Diametrul exterior al burlanelor
Diametrul interior al burlanelor
Volumul lapte de ciment
Cantitatea de ciment necesara cimentariiCantitatea necesara prepararii unitatii de volum de lapte
Volumul de apa pentru prepararea lapteluiVolumul unitar de apa
Volum fluid de foraj
Numarul de auto containare
12 autocontainere
4 agregate pentru preparareVolumul de fluid de refulare
Presiunea de lucru Presiunea necesara invingerii rezistentelor hidraulice
La sfarsitul operatiei de cimentare presiunea data de coloane
Presiunea maxima
In functie de valoarea pmax se alege tipul de agregat de cimentare
Se alege ACF-1050(camasa de 85) Se considera
Debitul critic
Numarul de agragate
Pentru un singur agregatTimpul admisibil de pompabilitate 80-120 minuteSe alege ACF-1050
Suma t.l+t.n=t.s
Se aleg 3 agregate
Presiunea la manifold
Volumul de fluid pompat
6.2. Calculul cimentrii coloanei intermediare
Diametrul sondei
Diametrul exterior al burlanelor
Diametrul inetrior al burlanelor
Volumul de lapte de ciment
Se foloseste amestec cu cenusa
Cantitatea necesara prepararii unui m3
Volumul de apa
Factorul masic apa-solide
Cantitatea necesara prepararii unui m3
Masa amestecului
Volum fluid de refulare
Volum interior
Numar de autocontainere pentru preparare
7 autoconiainere
4 agregate de cimentare
Presiunea de lucru Presiunea necesara invingerii rezistentelor hidraulice
La sfarsitul operatiei de cimentare presiunea data de coloane
Presiunea maxima
In functie de valoarea pmax se alege tipul de agregat de cimentare
Se alege ACF-1050(camasa de 85) Se considera
Debitul critic
Numarul de agragate
Pentru un singur agregatTimpul admisibil de pompabilitatea 80-120 minute
Suma t.l+t.n=t.s
Se aleg 2 agregateVolumul total de fluid
Presiunea la manifold
6.3.Calculul cimentrii coloanei de exploatare in regim turbulent
Diametrul sondei
Dimetrele burlanelor
Volumul de lapte de ciment
m2,diametrul interior intermediara
Cantitatea de ciment necesara cimentariiCantitatea necesara prepararii unitatii de volum de lapte
Volumul de apa pentru prepararea lapteluiVolumul unitar de apa
Volum fluid de foraj
Volumul interior al coloanei de exploatare
Numarul de auto containare
4 autocontainere
2 agregate pentru preparareVascozitatea plastica
Tensiunea dinamica de forfecare
Debitele de fluide necesare
Debitul de pompare
Debitul necesar realizarii regimului turbulent
Volumele pompateVolumul pompat cu debitul Qpeste egal cu volumul interior
Volumul pompat cu debitul Qneste egal cu volumul ce se ridica in SI
Deoarece vl