Proiectarea Constructiei Unei Sonde In Foraj pe Structura Colibasi

CUPRINS

CAPITOLUL I – Geologia structurii

• Situare geografica

• Litologia

CAPITOLUL II – Calculul diametrelor coloanelor si al sapelor

2.1 Comanda geologo-tehnica

2.2 Variatia gradientilor de presiune din pori, de fisurare si de noroi

2.3 Calculul propriu-zis

2.3.1 Proiectarea coloanei de exploatare

2.3.2 Proiectarea coloanei intermediare

2.3.3 Proiectarea coloanei de ancoraj

CAPITOLUL III – Fluide de foraj

3.1 Tipuri de fluide de foraj

3.2 Proprietatile fluidelor de foraj

3.3 Calculul volumelor de noroi

3.3.1 Intervalul corespunzator coloanei de ancoraj

3.3.2 Intervalul corespunzator coloanei intermediare

3.3.3 Intervalul corespunzator coloanei de exploatare

CAPITOLUL IV – Tubarea coloanelor

4.1 Dimensionarea coloanei de ancoraj

4.2 Dimensionarea coloanei intermediare

4.3 Dimensionarea coloanei de exploatare

CAPITOLUL V – Cimentarea coloanelor

5.1 Cimentarea coloanei de ancoraj

5.2 Cimentarea coloanei intermediare

5.3 Cimentarea coloanei de exploatare

CAPITOLUL VI – Programe de investigare geofizica

Concluzii CAPITOLUL 1 – Geologia structurii

• Situarea geografica

Zacamantul comercial Colibasi reprezinta un sat apartinand de Comuna Iedera, Municipiul Moreni, Judetul Dambovita, aflat in partea de sud a Romaniei la aproximativ 20km distanta de DN1 respectiv 40km distanta de Ploiesti.

Sonda #259 Colibasi se va sapa in partea de nord a structurii in vecinatatea sondelor #260 respectiv #261. Litologia este reprezentata in general de argile, marne, nisipuri si sare.

Sonda #259 Colibasi va avea urmatoarele coordonate de suprafata:

X(N)=45º00`12.102„

Y(E)=25º33`55.822„

Coordonatele la talpa sondei:

X(N)=45º00`17.829„

Y(E)=25º33`57.503„

Z=430m (elevatia la masa, valoare care se va verifica dupa ridicarea instalatiei de foraj)

Adancimea sondei pe verticala: 2389 m

Adancimea sondei pe verticala masurata: 2360 m

Sonda #259 Colibasi este o sonda extractiva de titei si gaze, productia estimata fiind de 15 t/zi titei si 6.97 St m3/zi gaze. Sonda va avea o durata de functionare de aprozimativ 16 ani si va face parte din grupul OMV Petrom – VI Muntenia.

Sonda va fi forata conform programului pana la adancimea de 500m cu ajutorul unei sape de 171/2in, iar coloana de tubaj va avea o dimensiune de 133/8in pentru inchiderea stratelor de suprafata. Se va continua forajul pana la limita Pontian/Meotian ≈1858m cu ajutorul unei sape de 121/4in, iar pentru tubaj se va folosi o coloana cu dimensiunea de 95/8in. In ultima etapa se va fora cu ajutorul unei sape de 81/2in pana la talpa sondei(2389m) si se va tuba cu o coloana de extractie avand dimensiunea de 7in.

Sonda v-a avea un traiect deviat in forma de „J” pana la adancimea de 2388m, iar KOP (kick off point) v-a incepe la adancimea de 1500m, forandu-se cu o inclinatie de 2º/30m pana se atinge valoarea de 16.16º la adancimea de 1742m (242m forati). In continuare se v-a pastra o tangenta pe distanta finala de 646m pana la talpa, mentinand un azimut constant de 11.35º. Devierea se va efectua cu dispozitive specializate care permit monitorizarea în timp real (tip MWD – Measurement While Drilling)

Se estimeaza ca sonda va fi sapata in 56 zile plus inca 6 zile pentru terminare si testare.

Limitele geologice sunt prezentate in tabelul urmator:

Formatiune

Adancime (m)

Incertitudine (m)

Descriere

Helvetian

0-693

±10

Marne brune cenusii cu intercalatii de nisipuri si gresii calcaroase cu bob fin si mediu bine cimentate si alternate de gresii marnoase

Dacian

693-1213

±10

Nisipuri in facies deltaic, argila cu intercalatii subtiri de carbune

Pontian

1213-1833

±10

Predominant marnos

Meotian

1833-1913

±10

Gresii cenusii partial galbui cu bob fin respectiv mediu, cu intercalatii de marne cenusii fine pana la slab nisipoase

Helvetian

1913-2133

±10

Marne brune cenusii cu intercalatii de nisipuri si gresii calcaroase cu bob fin si mediu bine cimentate si alternate de gresii marnoase

Sare

2133-2158

±10

Sare si brecii

Oligocen

2158-2389

±10

Predominant nisipuri, gresii silicioase si microconglomerate, grupate in pachete de grosimi variabile, separate prin pachete de argile

Gradientul de temperatura

Analizele indica faptul ca formatiunea are o valoare a gradientului cuprinsa intre 2.95º-3.05º/100m. Temperatura la talpa sondei va fi intre 65º-70ºC.

Presiunea din pori si gradientul de fracturare

In urma interpretarii datelor geologice prelevate de la sondele sapate anterior in vecinatatea amplasamentului sondei #259Colibasi, s-au stabilit in functie de stratul geologic traversat urmatoarele:

Formatiunea geologica

Gradienti de presiune estimati

Gradienti de fracturare estimati

Helvetian

0.98-0.99

1.33-1.55

Dacian

1-1.01

1.55-1.72

Pontian

1-1.02

1.72-1.80

Meotian

1.03

1.80-1.84

Helvetian

1.03

1.80-1.82

Sare

Oligocen

1.16

1.83-1.89

Presiunea estimata din rezervor este cuprinsa intre 150-170bar.

Sonda #259 Colibasi – Profilul sondei

Adancimea

Inclinatia

Azimutul

Deplasarea Nord

[m]

Deplasarea

Est

[m]

Deplasarea

totala

[m]

Adancimea pe verticala

[m]

0

0

11.365

0

0

0

0

1500

0

11.365

0

0

0

1500

1742.42

16.161

11.365

33.3

6.69

33.96

1739.22

2269.2

16.161

11.365

177.05

35.59

180.59

2245.18

2388.74

16.161

11.365

209.67

42.14

213.86

2360

Traiectoria sondei

Sectiunea geologica traversata de sonda

1.2 Litologia

Calitatile de rezervor, respectiv porozotatea si permeabilitatea rocilor variana in limite destul de largi. Aceasta variatie se datoreaza in principiu naturii litologice, constitutiei mineralogice, evolutiei bazinului si factorilor tectonici, care pot interveni cu anumite influente locale imprevizibile. Pe langa acesti factori importanti, merita subliniat faptul ca proprietatile de rezervor mai depind si de adancimea si varsta formatiunilor de interes. In general porozitatea si permeabilitatea se deterioreaza in raport cu cresterea adancimii si a vechimii depozitelor, ca urmare a procesului de compactizare si a transformarilor chimice. Astfel porozitatea primara a stratelor situate intre 500m si 2500m din zona Moreni-Colibasi prezinta valori cuprinse intre 23-33% iar permeabilitatea de 60-90mD.

CAPITOLUL 2 – Calculul diametrelor coloanelor si al sapelor

2.1 Comanda geologo-tehnica

2.2 Presiunea din pori si gradientul de fracturare

2.3 Calculul propriu-zis

Proiectarea programului de constructie al sondei #259 Colibasi

Constructia unei sonde se realizeaza pe baza unui plan bine pus la punct, numit program de constructie. Acesta cuprinde programul de forare, programul de tubare, mai exact adancimea de introducere a coloanelor cu care se consolideaza peretii gaurii sondei, grosimea burlanelor, diametrul acestora si nu in ultimul rand calitatea otelurilor folosite si tipul imbinarilor. Pe langa acestea se adauga programul de cimentare, cel al fluidelor de foraj si respectiv echipamentul de extractie pentru sondele de exploatare.

In urma proiectului se va alege tipul echipamentului si sculele cu care se vor executa operatiile de foraj si tubaj: instalatia de foraj, diametrul garniturilor de foraj utilizate pe intervalele prevazute. Pe baza schemei de constructie si a cercetarilor facute se determina tipul si proprietatile fluidelor de foraj respectiv tehnologia aplicata.

Metodica proiectarii programului de constructie al sondei

Constructia sondei cuprinde mai multe coloane de tubare ce poarta numele dupa modul de intrebuintare. Numarul lor este determinat de adancimea finala, de dificultatile anticipate sau survenite in timpul forajului, dar si de alti factori tehnici sau tehnologici.

In principiu, la gaura sondei se tubeaza si se betoneaza un burlan de ghidare, fabricat din tabla sudata, ce nu este considerat o componenta a programului de constructie. (Conductor)

Are urmatoarele functii:

• dirijeaza fluidul de foraj din sonda printr-o derivatie aflata la capatul superior, in sistemul de curatare si de stocare a noroiului.

• inchide formatiunile superioare, cuaternare, slab consolidate, impiedicand surparea lor si pierderea noroiului la suprafata.

• protejeaza gura sondei si fundatiile instalatiei de foraj de actiunea coroziva a noroiului.

Prima coloana din programul de constructie (daca nu exista un conducator), este coloana de suprafata denumita coloana de ancoraj. In principiu are o lungime de cateva sute de metri si se cimenteaza la „zi” adica pe toata lungimea acesteia. Tubarea si cimentarea este obligatorie la toate tipurile de sonde.

Coloana de productie (exploatare) se tubeaza si cimenteaza pana la baza ultimului orizont productiv si face posibila extractia hidrocarburilor din zacamant, in conditii de siguranta. In anumite situatii, cand zona productiva este bine consolidata, nu contine fluide nedorite si poate fi exploatata simultan, coloana de exploatare, coloana se cimenteaza doar pana deasupra zonei productive.

Daca intre siul coloanei de ancoraj si adancimea coloanei de exploatare sunt traversate formatiuni care ingreuneaza sau impiedica forajul, se tubeaza una sau mai multe coloane intermediare sau coloane de protectie. Astfel de coloane se introduc pentru a izola stratele unse exista pierderi de fluid de foraj, strate cu presiune ridicata, masive de roci, roci argiloase instabile, evitandu-se dificultatile forajului sub acestea.

Anumite coloane intermediare si de exploatare nu sunt tubate pana la suprafata, ci numai pana la siul coloanelor precedente, pe intervalul netubat. Acestea se mai numesc si linere sau coloane pierdute si se intregesc pana la suprafata cu o coloana de prelungire, cu acelasi diametru sau cu diametru mai mare.

Programul de constructie al sondei este reprezentat grafic intr-o schema unde sunt precizate in primul rand coloanele de burlane cu lungimea si diametrul lor dar si intervalul netubat (daca exista).

In cele ce urmeaza sunt prezentate cateva reguli pentru determinarea adancimilor de tubare si alegerea diametrelor coloanelor.

• Numarul si adancimea de tubare a coloanelor

Pe masura traversarii stratelor, atata timp cat gaura este netubata, trebuie indeplinite conditiile:

pp≤pn≤pfis pp – presiunea fluidelor din porii rocilor

pn – presiunea noroiului din sonda

pfis – presiunea de fisurare a rocilor

Daca aceasta conditie nu ar fi indeplinita, fluidele din porii rocilor ar patrunde in sonda si s-ar produce o manifestare eruptiva sau noroiul s-ar pierde in strate.

• Diametrul coloanelor

In principiu se impune diametrul coloanei de exploatare, iar acesta determina diametrele

urmatoarelor coloane din programul de constructie, implicit diametrele sapelor folosite.

Coloana de exploatare se alege in functie de debitele maxime asteptate, metoda de exploatare preconizata, diametrele echipamentelor de extractie si a celor de interventie sau reparatie, eventualitatea adancirii sondei sau modul de echipare al zonei productive. Aceasta trebuie sa asigure utilizarea optima a energiei stratelor productive pentru ridicarea fluidelor la suprafata si transportul lor in rezervoare cat si sa permita realizarea regimului dorit de exploatare a zacamantului si a sondei.

La alcatuirea succesiunii sapa-coloana sunt urmarite doua conditii si anume:

Prima conditie impune ca in exteriorul coloanelor de burlane sa existe un joc suficient de mare pentru introducerea lor fara dificultati si pentru realizarea unor cimentari eficiente a spatiului inelar. Marimea cestui joc radial este determinata de rigiditatea burlanelor, tipul imbinarilor, prezenta unor dispozitive cum sunt centrorii si scalificatorii, lungimea intervalului deschis sub siul coloanei precedente, existenta unor zone ce pot provoca dificultati de tubare si viteza de introducere.

Cu cat burlanele au un diametru mai mare sunt mai rigide si se inscriu mai greu in gaura sondei, de aceea sunt necesare jocuri radiale mai mari. Aceleasi jocuri sunt necesare si cand intervalele deschise sunt lungi, cu dese schimbari de directie, tendinte de sebuie sa asigure utilizarea optima a energiei stratelor productive pentru ridicarea fluidelor la suprafata si transportul lor in rezervoare cat si sa permita realizarea regimului dorit de exploatare a zacamantului si a sondei.

La alcatuirea succesiunii sapa-coloana sunt urmarite doua conditii si anume:

Prima conditie impune ca in exteriorul coloanelor de burlane sa existe un joc suficient de mare pentru introducerea lor fara dificultati si pentru realizarea unor cimentari eficiente a spatiului inelar. Marimea cestui joc radial este determinata de rigiditatea burlanelor, tipul imbinarilor, prezenta unor dispozitive cum sunt centrorii si scalificatorii, lungimea intervalului deschis sub siul coloanei precedente, existenta unor zone ce pot provoca dificultati de tubare si viteza de introducere.

Cu cat burlanele au un diametru mai mare sunt mai rigide si se inscriu mai greu in gaura sondei, de aceea sunt necesare jocuri radiale mai mari. Aceleasi jocuri sunt necesare si cand intervalele deschise sunt lungi, cu dese schimbari de directie, tendinte de strangere a peretilor sau de fisurare a formatiunilor, ca urmare a suprapresiunilor create la introducerea si in timpul circulatiei.

Burlanele cu diametrul mufei apropiat de cel al corpului, cele cu mufa din corp fara praguri drepte si respectiv cele calibrate permit jocuri radiale mai mici.

In cele din urma, daca se alege un joc radial minim δ in dreptul mufelor, diametrul sapelor va fi:

Ds=Dm+2· δ

Ds-diametrul sapei

Dm-diametrul exterior al mufelor

Jocurile uzuale variaza intre 7mm – 70mm si cresc odata cu diametrul coloanei si cu lungimea intervalului deschis. Pot fi mai reduse pentru burlanele calibrate si mai mari in zonele cu strangere a peretilor accentuata.

Metoda stabilirii diametrului sapelor (a) si a coloanelor de burlane (b)

Ratia de tubare este definita astfel:

R= =

Variaza intre 0.05…0.1

A doua conditie reprezinta posibilitatea de trecere a sapelor prin coloanele tubate anterior:

Di=Ds+2a

sau

Ds>Dș

Di – diametrul coloanei prin care trebuie sa treaca sapele

a – reprezinta un joc ce ia in considerare tolerantele la grosimea si diametrul nominal, precum si ovalitatea burlanelor (a=2…5mm)

Dș – diametrul de sablonare a burlanelor, stabilit prin normele de fabricare si care tine seama de tolerantele maxime admise

• Intervale de cimentare

Cu ajutorul cimentarii se realizeaza izolarea tuturor stratelor cu fluide deoarece acestea ar putea patrunde in spatele coloanelor de tubare. Izolarea stratelor cu apa utilizabila trebuie izolate deoarece in dreptul acestora se poate pierde fluidul de foraj, stratele de sare respectiv cele argiloase sensibile la apa trebuie izolate neaparat. Inele de ciment mai pot ajuta coloanele impotriva flambajului, fortelor de compresiune si actiunii corozive a apelor mineralizate.

Coloana de ancoraj se cimenteaza „la zi” adica pe toata lungimea ei pentru consolidarea formatiunilor de suprafata si masivul de roci din jurul acesteia si pentru a deveni un suport foarte rezistent pentru instalatia de prevenire a eruptiilor si urmatoarele coloane.

In cazul coloanelor intermediare se va cimenta pana la cel putin 200m deasupra ultimului strat permeabil evitand circulatia fluidelor prin spatele lor. la coloanele de extractie este de preferabil ca oglinga cimentului sa depaseasca siul coloanei precedente cu minim 100m dar pentru siguranta se pot cimenta pe toata lungimea lor.

In cazul sondelor de gaze se recomanda sa fie cimentate pe toata lungimea lor pentru minimizarea posibilitatilor de migrare a gazelor in spatiul inelar si posibilele scapari la imbinarile filetate.

Proprietatile pastei de ciment si compozitia acesteia se stabilesc in functie de natura rocilor ce trebuie izolate, presiunea si fluidele din porii rocilor, temperatura geostatica si cea de circulatie respectiv rezistenta de fisurare a rocilor.

2.3.1 Proiectarea coloanei de ancoraj

• Se determina dimetrul interior al coloanei :

a=2mm

Dia= Dsi+2· a=311.2+2·2=315.2mm

Se alege diametrul interior al coloanei de suprafata Dia= 316.6mm, prin urmare coloana va avea un diametru exterior de 133/8in.

Dext=133/8in =339.7mm

• Se stabileste diametrul sapei :

δ=35 mm Dm=365.1mm (mufa tip Buttress)

Ds= Dm+2· δ=365.1+2·35=435.1mm

• Se alege diametrul sapei :

Dsai=444.5mm=171/2in

• Se recalculeaza jocul radial:

δ =

• Se calculeaza ratia de tubare:

R=

R=

2.3.2 Proiectarea coloanei intermediare

• Se determina diametrul interior al coloanei :

Se alege jocul dintre sapa si interiorul coloanei a=2mm

Di= Dse+2· a=215.9+2·2=219.9mm

Se alege diametrul interior al coloanei intermediare Dii=216.8mm, prin urmare coloana va avea un diametru exterior de 95/8in.

Dext=95/8in=244.5mm

• Se stabileste diametrul sapei :

δ=20 mm Dm=269.9mm

Ds= Dm+2· δ=269.9+2·20=309.9mm

• Se alege diametrul sapei :

Dsi=311.2mm=121/4in

• Se recalculeaza jocul radial:

δ =

• Se calculeaza ratia de tubare:

R=

R=

2.3.3 Proiectarea coloanei de exploatare

Pentru diametrele coloanelor si al sapelor folosite, se impune diametrul interior al coloanei de exploatare 7in, ce are urmatoarele caracteristici:

Dext=177.8 mm -diametru exterior

Dm=194.5 mm -diametrul mufei

• Se alege diametrul sapei optime pentru coloana de exploatare:

δ=15 mm

Dse= Dm+2· δ=194.5+2·15=224.5 mm

Dse=224.5 mm = 81/2in

• Se recalculeaza jocul radial:

δ =

• Se calculeaza ratia de tubare cu ajutorul relatiei:

R=

R=

2.4 Stabilirea adancimii de fixare a coloanelor de tubare

Coloana

Adâncimea de tubare (m)

Diametrul coloanei (in)

Diametrul mufei (mm)

Diametrul sapei

(mm)

Jocul radial (mm)

Rația de tubare

Ancoraj

0-500

13

365,1

444,5

39,7

0,09

Intermediara

0-1857

9

269,9

311,2

20,7

0,07

Exploatare

0-2360

7

194,5

224.5

10,7

0,05

Program de constructie #259 Colibasi

CAPITOLUL 3 – Fluide de foraj

3.1 Tipuri de fluide de foraj

Fluide de foraj dispersate

Fluide de foraj inhibitive

Fluide de foraj sarate

3.2 Proprietatile fluidelor de foraj

• Densitatea fluidelor

• Vascozitatea aparenta si gelatia fluidelor

• Proprietatile reologiceale fluidelor

• Proprietatile tixotropice ale fluidelor

• Capacitatea de filtrare si colmatare

• Continutul de particule solide, apa si titei

• Continutul de nisip

• Continutul de gaze

• Capacitatea de schimb cationic

• Stabilitatea

• Indicele pH

• Continutul de cloruri

• Alcalinitatea

Proprietatile fluidelor de foraj, sonda #259 Colibasi

Parametrii fluidului

U.M.

Interval/Sectiune

0-500

500-1358

1358-2389

Tipul fluidului

–

Natural

Dispersat neinhibitiv

Dispersat neinhibitiv

Densitate

Kg/m3

1200

1300

1350

Vascozitate plastica

cP

15-20

21.5

21.5

Limita curgere

Pa

20-30

15-25

15-20

Pierderi fluid

cm3

12-15

7-8

4-5

Turta de colmatare

mm

1.5-2

0.5-1

0.5-1

pH

–

8.5-9

8.5-9.5

8.5-9.5

Alcalinitate

ml H2SO4 N50

–

2-3

2-3

Cantitatea de solide

%Vol

<10

<5

<4

Filtrat la P,T mari

cm3/30min

–

<5

<5

Test albastru de metil

Kg/m3

<60

–

–

Nisip

%

<1

<0.5

<0.2

WSP(well seismic prof)

g/l

–

200-250

200-250

Produse folosite

Produs

Pachet

Sectiunea I

0-500m

Sectiunea II

500-1358m

Sectiunea III

1358-2389m

Total

G

43kg

939

1713

–

BDC 031

25kg

4

11

DF540

25l

2

6

CaCl2

25kg

57

37

CSP 500

25kg

4

8

BaSO4

1500kg

2

4

BDC 011

25kg

–

5

BDC043

23kg

–

4

Bentonita

40kg

9

Ulei mineral

1000l

–

1

Emulsionant

8l

1

3.3 Calculul volumelor de noroi

3.3.1 Intervalul corespunzator coloanei de ancoraj

Vna = Vsd+Vrez

Vsd = Vrez => Vna= 2 Vsd

Vna = 2D2sa =

Vna = 2 444.5210-6 = 155m3

3.3.2 Intervalul corespunzator coloanei intermediare

Vni = Vsd+Vrez

Vsd = Vrez => Vni= 2·Vsd

Vni = D2iaHa+ D2si (Hi-Ha)

Vni = 2316.62 50010-6+ 311.22 1358 10-6

Vni = 286 m3

3.3.3 Intervalul corespunzator coloanei de exploatare (liner)

Vne = Vsd+Vrez

Vsd = Vrez => Vne= 2·Vsd

Vne = D2iiHi+ D2se (Hi-Ha)

Vne = 2216.82 135810-6+ 215.92 531 10-6

Vne = 139 m3

3.4 Calculul cantitatilor de materiale

3.4.1 Intervalul 0-500m (corespunzator coloanei de ancoraj)

Pe acest interval forajul s-a realizat folosind un noroi natural, alcătuit din apă și argilă. Cantitățile de materiale s-au calculat astfel:

Volumul necesar de argilă:

Volumul de apă:

Masa de argilă:

3.4.2 Intervalul 500-1857m (corespunzator coloanei intermediare)

Forarea acestui interval s-a realizat folosind un fluid de foraj îngreuiat. Fluidul folosit pentru îngreuiere este cel cu care s-a forat intervalul precedent.

Masa de barită necesară pentru îngreuierea noroiului:

reprezintă volumul noroiului natural pe care s-a făcut îngreuierea și se calculează:

Volumul necesar de argilă:

Volumul de apă:

Masa de argilă:

3.4.3 Intervalul 1858-2389m (corespunzator coloanei de exploatare)

Forarea acestui interval s-a realizat folosind un fluid de foraj îngreuiat. Fluidul folosit pentru îngreuiere este cel cu care s-a forat intervalul precedent.

Masa de barită necesară pentru îngreuierea noroiului:

reprezintă volumul noroiului natural pe care s-a făcut îngreuierea și se calculează:

Volumul necesar de argilă:

Volumul de apă:

Masa de argilă:

3.5 CALCULUL GRADIENTILOR DE PRESIUNE

3.5.1 Pentru adancimea 500 m (adancimea de introducere a coloanelor de ancoraj)

Gradientul presinii fluidului din porii rocii:

Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:

Gradientul presiunii de fisurare impus prin tema de proiect se va calcula:

Deci se respecta conditia :
; 0.115 < 0.117 <0.155

3.5.2 Pentru adancimea 1858 m (adancimea de introducere a coloanei intermediare)

Gradientul presinii fluidului din porii rocii:

Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:

Gradientul presiunii de fisurare:

Impus prin tema de proiect se va calcula:

Deci se respecta conditia :
; 0.122< 0.127<0.172

3.5.3 Pentru adancimea 2389 m (adancimea de introducere a coloanei de exploatare)

Gradientul presinii fluidului din porii rocii:

Gradientul presiunii create de fluidul de foraj:

Gradientul presiunii de fisurare:

Impus prin tema de proiect se va calcula:

Deci se respecta conditia :
; 0.128<0.132 <0.168

CAPITOLUL 4 – Tubarea coloanelor

4.1 Dimensionarea coloanei de ancoraj

Adancimea de fixare a coloanei de ancoraj este de 500m

Functiile principale ale acestei coloane sunt:

• consolideaza gaura de sonda in zonele de suprafata

• constituie un suport pentru instalatiile de prevenire a eruptiilor

• constituie un suport de prevenire pentru urmatoarele coloane

Da= 133/8 in ρna=1200 kg/m3 Ha=500m Ӷfis,a=0.155

Di= 95/8 in ρni=1300 kg/m3 Hi=1858m Ӷfis,i=0.172 bar/m

De= 7 in ρne=1350 kg/m3 He=2389m Ӷfis,e=0.168 bar/m

Diametrul coloanei

Grosime perete

Otel

Masa unitara

Aria sectiunii transversale

Presiunea de spargere

psp

Presiunea de turtire

pt

Forta de smulgere din filet

Fs

in

mm

–

Kg/m

cm2

Bar

Bar

kN

133/8

9.65

J-55

81.10

100.05

188

78

2286

133/8

10.92

J-55

90.78

112.8

213

106

2647

133/8

12.19

J-55

101.2

125.43

238

134

3003

Calculul presiunii fluidelor din pori:

ppi = ρni · g · Hi = 1300 · 9.81 · 1858 = 23695074 Pa=236.9 bar

Calculul presiunii de fisurare la siu:

pfis,a = Ӷfis,a · Ha = 0.155 · 500 = 77.5bar

Calculul la presiune interioară (sonda închisă și plină cu gaze)

ρg = 200 kg/m3

ρna = 1050 kg/m3

• La gura sondei

pi1 = pc = pfis,a – ρg · g · Ha

pi1 = 77.5 – 200 · 9.81 · 500 · 10-5 = 67.69 bar

pe1 = 0

Δpi1 = pi1 – pe1 = 67.69 bar

• La siul coloanei

pi2 = pfis = 77.5 bar

pe2 = ρam · g · Ha

pe2 = 1050 · 9.81 · 500 · 10-5 = 51.5 bar

Δpi2 = pi2 – pe2 = pfis – ρam · g · Ha

Δpi2 = 77.5 – 51.5 = 26 bar

pia,1 = = = 170.9 bar

pia,2 = = = 193.63 bar

Se alege: csp = 1.1

psp,1 = 188 bar pentru otel clasa J-55 cu grosimea peretelui t=9.65 mm

170.9 bar > 67.69 bar => pia,1 > Δpi1

Profilul coloanei va fi:

Calculul la presiune exterioara (sonda este goala la interior)

• Presiunea in punctul 1:

pe1 = 0

pi1 = 0

Δpe1 = pe1 – pi1 = 0 bar

• Presiunea in punctul 2:

pe2 = ρna · g · Ha

pe2 = 1200 · 9.81 · 500 · 10-5 = 58.86 bar

pi2 = 0

Δpe2 = pe2 – pi2 = 58.86 – 0 = 58.86 bar

pea,1 = = = 78 bar

pea,2 = = = 106 bar

Se alege: ct = 1

pt,1 = 78 bar pentru otel clasa J-55 cu grosimea peretelui t=9.65 mm

78 bar > 58.86 bar => pea,1 > Δpe2

Profilul coloanei va fi:

Calculul la tractiune

Greutatea totala a coloanei:

Gcol,a = qa · la · g = 81,1 · 500 · 9,81 · 10-3 = 397.79 kN

= Gcol,a · (1- )

= 397.79 · (1- )= 336.98 kN

Fsa = = = 1428 kN >

pcor = 74.3 bar

74.3 > 58.86 => pcor > psiu => coloana a fost dimensionata corect

Coloana de 133/8 in va fi alcatuita in intregime din burlane de 9.65mm otel J-55, imbinare cu filet „rotund” scurt.

4.2 Dimensionarea coloanei intermediare

Adancimea de fixare a coloanei de ancoraj este de 1858m

Functiile principale ale acestei coloane sunt:

• consolideaza gaura de sonda in zonele de suprafata

• constituie un suport pentru instalatiile de prevenire a eruptiilor

• constituie un suport de prevenire pentru urmatoarele coloane

Da= 133/8 in ρna=1200 kg/m3 Ha=500m Ӷfis,a=0.155 bar/m

Di= 95/8 in ρni=1300 kg/m3 Hi=1858m Ӷfis,i=0.172 bar/m

De= 7 in ρne=1350 kg/m3 He=2389m Ӷfis,e=0.168 bar/m

Diametrul coloanei

Grosime perete

Otel

Masa unitara

Aria sectiunii transversale

Presiunea de spargere

psp

Presiunea de turtire

pt

Forta de smulgere din filet

Fs

in

mm

–

Kg/m

cm2

Bar

Bar

kN

95/8

8.94

J-55

53.57

66.15

243

139

2015

95/8

10.03

J-55

59.53

73.88

272

177

2313

95/8

11.94

J-55

69.94

87.23

325

269

2850

95/8

13.84

J-55

79.62

100.5

376

354

3340

Calculul presiunii fluidelor din pori:

ppe = ρne · g · He = 1350 · 9.81 · 2389 = 3163872 Pa=316.38 bar

Calculul presiunii de fisurare:

pfis,i = Ӷfis,i · Hi = 0.172 · 1858 = 319.57 bar

Calculul la presiune interioară (sonda închisă și plină cu gaze)

ρg = 250 kg/m3

ρna = 1050 kg/m3

• La gura sondei

pi1 = pc = pfis,i – ρg · g · Hi

pi1 = 319.57 – 250 · 9.81 · 1858 · 10-5 = 274 bar

pe1 = 0

Δpi1 = pi1 – pe1 = 274 – 0 = 274 bar

• La siul coloanei

pi2 = pfis,i = 319.57 bar

pe2 = ρam · g · Hi

pe2 = 1050 · 9.81 · 1858 · 10-5 = 191.38 bar

Δpi2 = pi2 – pe2 = pfis – ρam · g · Ha

Δpi2 = 319.57 – 191.38 = 128.19 bar

pia,1 = = = 220.9 bar

pia,2 = = = 247.27 bar

pia,3 = = = 295.45 bar

Se alege: csp = 1.1

psp,3 = 295.45 bar pentru otel clasa J-55 cu grosimea peretelui t=11.94 mm

295.45 bar > 274 bar => pia,3 > Δpi1

Profilul coloanei va fi:

Calculul la presiune interioara (dop de gaze la talpa)

Se limiteaza presiunea maxima la gura sondei Pmax = 210 bar

Inaltimea unei coloane de noroi in timpul evacuarii unui aflux de gaze se determina astfel:

• Presiunea in punctul 1

pi1 = pmax = 210 bar

pe1 = 0

Δpi1 = pi1 – pe1

Δpi1 = 210 – 0 = 210 bar

• Presiunea in punctul 2

pi2 = pmax + ρne · g · Hn

pi2 = 210 + 1350 · 9.81 · 563.54 · 10-5

pi2 = 284.63 bar

pe2 = ρam · g · Hn

pe2 = 1050 · 9.81 · 563.54 · 10-5

pe2 = 58.04 bar

Δpi2 = pi2 – pe2

Δpi2 = 284.63 – 58.04

Δpi2 = 226.59 bar

• Presiunea in punctul 3

pi3 = pmax + ρne · g · Hn + ρg · g · (Hi-Hn)

pi3 = 210 + 1350 · 9.81 · 563.54 · 10-5 + 250 · 9.81 · (1858-563.54) · 10-5

pi3 = 316.37 bar

pe3 = ρam · g · Hi

pe3 = 1050 · 9.81 · 1858 · 10-5

pe3 = 191.38 bar

Δpi3 = pi3 – pe3

Δpi3 = 316.37 – 191.38

Δpi3 = 124.99 bar

pia,1 = = = 220.9 bar

pia,2 = = = 247.27 bar

Se alege: csp = 1.1

psp,2 = 247.27 bar pentru otel clasa J-55 cu grosimea peretelui t=10.03 mm

247.27 bar > 226.59 bar => pia,2 > Δpi2

Se observa ca de la o anumita adancime se pot folosi burlane cu grosimea peretelui mai mica decat cea de 10.03mm, pe urmatoarele intervale:

• 0-550m

• 650-1858m

Hi – l1 – l2

1858 – 1222 – 336

300 m

Profilul coloanei va fi:

Calculul la presiune exterioara (golire partiala)

Adancimea de golire:

• Presiunea in punctul 1

pe1 = 0

pi1 = 0

Δpe1 = pe1 – pi1 = 0

• Presiunea in punctul 2

pe2 = ni · g · Hg

pe2 = 1300 · 9.81 · 530.88

pe2 = 67.70 bar

pi2 = 0

Δpe2 = pe2 – pi2 = 67.7 – 0 = 67.7 bar

• Presiunea in punctul 3

pe3 = ni · g · Hi

pe3 = 1300 · 9.81 · 1858

pe3 = 236.95 bar

pi3 = ne · g · (Hi – Hg)

pi3 = 1350 · 9.81 · (1858 – 530.88)

pi3 = 175.75 bar

Δpe3 = pe3 – pi3 = 236.95 – 175.75 = 61.2 bar

pea,1 = = = 139 bar

Se alege: ct = 1

pt,1 = 139 bar pentru otel clasa J-55 cu grosimea peretelui t=8.94 mm

139 bar > 67.7 bar => pea,1> Δpe2

Profilul coloanei va fi:

Calculul la tractiune:

Trecerea de la compresiune la tractiune, provocata de flotabilitate, are loc la adancimea:

1550 m

Greutatea totala a coloanei:

Gcol,i = qa · la · g = 53.57 · 1858 · 9,81 · 10-3 = 976 kN

= Gcol,i · (1- )

= 976 · (1- ) = 814.36 kN

Fsa = = = 1259 kN >

pcor = 110 bar

110 > 61.2 => pcor > psiu => coloana a fost dimensionata corect

Verificarea la tractiune: