CC BY
162
УДК 658.012.011.56.005:681.3
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
А. И. ЮРОВИЦКАЯ
НВП «Модем», г. Гомель, Республика Беларусь Т. А. ТРОХОВА
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»,
Республика Беларусь
М. Л. ШИШАКОВ
Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта», г. Гомель
Введение
Направления дальнейшего совершенствования методов и средств автоматизации процесса строительства нефтяных скважин связаны с необходимостью внедрения программных комплексов, обеспечивающих проведение качественных и точных инженерных расчетов при проектировании скважин. Такие программные комплексы, объединенные в единую автоматизированную систему с мощной сетевой поддержкой и алгоритмической и информационной унификацией, позволяют удовлетворить самые высокие требования, предъявляемые в настоящее время к срокам и качеству проектирования нефтяных скважин.
Автоматизация процесса строительства нефтяных скважин ведется в нескольких направлениях, основными из них являются следующие: планирование работ по строительству скважин; оперативный контроль строительства скважин; инженерное проектирование строительства скважины. Каждое из направлений реализуется несколькими автоматизированными программными комплексами, находящимися в информационной взаимосвязи. Программный комплекс «Расчет цементирования обсадных колонн нефтяных скважин» относится к направлению инженерного проектирования.
Назначение и функции программного комплекса
Основным назначением программного комплекса является автоматизированный расчет расхода материалов на цементирование обсадных колонн (объема цементного раствора, объемов продавочной и буферной жидкости), а также количества тампо-нажной техники и давлений, формирования и печати отчетов по расчету цементирования и календарной потребности в материалах для цементирования. Программный комплекс использует в качестве исходной информации общесистемные справочники и результирующие данные автоматизированного рабочего места (АРМ) «Проектные данные геолого-технического наряда» и АРМ «Расчет обсадных колонн». Программный комплекс «Расчет цементирования обсадных колонн» имеет удобный интерфейс, предназначенный для работы в нем пользователей, не имеющих профессиональной компьютерной подготовки.
Весь набор функций, выполняемых данным программным комплексом, можно разделить:
- на расчетные функции;
- на функции ведения нормативно-справочной информации;
- на сервисные функции.
Функции расчета цементирования реализованы тремя режимами: ввод исходных данных, расчет расхода материалов, расчет давлений и тампонажной техники. Начало работы в любом из перечисленных режимов - это выбор или ввод характеристик скважины, подлежащей расчету. Идентификация скважины может производиться несколькими способами, одним из которых является выбор скважины из «дерева», приведенного в левой части рабочего окна программного комплекса.
Описание режима расчета цементирования
На рис. 1 представлен вид окна программного комплекса при работе в режиме расчета цементирования ( выбор скважины для расчета).
Файл Правка Справочники Расчет цементирования Отчёты Сервис Окно ?
J Ввод скважины Удаление скважины | Печать |И 4 ► И ІЦ 0 л | V ^ Жв(1-+
Печать
1 Скважины И С] ВЕЛИ КОПОЛЯНСКАЯ ВИ ШАНС КА Я ш-а Восточно-Калининска я
3 В-ПЕРВОМАЙСКАЯ + _| N24
□ 3 N294
П кондуктор 426 мм
__| прумрлутгчн^я Г'4 ГпГп1
Г I промежуточная 24$ мм _| потайная 194 мм ГП эксплуатационная 14Сх130 Г~1 ОТ-фЫТЫЙ СТЕОЛ 1 14,3 мм
|±| О №102
0 О ДАЕЫДОВСКАЯ Ш-а КАЛИНИНСКАЯ Ш а МАЛОДУШИНСКАЯ Ш-Сз МОСКВИНЕВСКАЯ Ш"й НОВО-ДАВЫДОВСКАЯ ш-а ОЗЕМЛИНСКАЯ Ш С) ОМЕЛЬКОВЩИНСКАЯ Ш-Ш ОСТАШКОВИЧСКАЯ ш-а ПРИ БОРТОВА Я _| РЕЧИЦКАЯ _| СОСНОВСКАЯ _| ЧКАЛОВСКАЯ 0 СЭ Ю-НАДВИНСКАЯ _| Ю-ОСТАШ КОВ И ЧС КА Я
__I Ю-СОСНОВСКАЯ
ш-а Ю-ТИШКОВСКАЯ
Данные из проекта | Цех данные | Расчет расхода материала | Расчет давления,продав.с утяж. и тампонажн.техники | Конструкция скважины Долота
Колонна Диаметр Глубина от до 1_ Долото Диаметр Г лубина
кондуктор 426 235 _ 490 С-ЦВ 490 235
промежуточная 324 1150 393.7 СЦГВ Д-32 393.70 265
промежуточная го СП 3525 3937МЦ-ГВУ И-227 393.70 1150
потайная 194 3425 3960 295.3 С-ГВ РІ1ЄЄ 295.30 1180
э ксплуатационная 140x168 4140 295,3 МЦ-ГВ И-187 295.30 1250
1 открытый ствол 114,3 4140 4215 295.3 С-ГВ тЄБ 295.30 1380
11 5/8"МХІ_-3 295.30 1800
295.3 С-ГВ РІ1ЄЄ 295.30 1900
295,3 МСЦ-ГАУ Н-116 295.30 2300
Муфта ступ.цементирования
Г лубина МСЦ Диаметр колонны
3200 1 40x168
Обсадные трубы
Диаметр колонны Диаметр обсад.тр Т олщи-на труб Интерв. от до, м Сталь, гр.прочн. Исполн.
► 426 426 10.00 0 235 Д Б
324 324 12.40 0 20 Д А
324 324 9.50 20 950 Л А
324 324 11.00 950 1150 Д А
го СП 245 12.00 0 20 д А
го СП 245 8.90 20 1230 д А
245 245 10.00 1230 1600 д А
245 245 11.10 1600 2000 д А
ю СЧІ 245 11.10 2000 2400 Е А
го СП 245 11.10 2400 2500 Л А
го СП 245 11.10 2500 2700 Л А
245 245 12.00 2700 3050 Е А
ю СЧІ 245 12.00 3050 3300 Л А
го СП 245 13.80 3300 3525 Е А
194 194 12.70 3425 3860 Р-110 Импортные
194 194 12.70 3860 3960 У-150 Импортные
IX
Рис. 1. Вид рабочего окна при выборе скважины для расчета
После идентификации скважины при работе в режиме расчета материалов пользователю предоставляется возможность получения результатов расчетов в трех направлениях:
- расчет цементирования;
- расчет компонентного состава тампонажного раствора;
- проверочный расчет объемов буферной жидкости.
При работе в направлении «Расчет цементирования» пользователь имеет возможность получения основных расчетных результатов (объем цементного раствора, масса сухого цемента, объем воды затворения и буферной жидкости, объем прода-
вочной жидкости без утяжелителя и с использованием утяжелителя), манипулируя данными, заданными на экранной форме в виде трех функциональных таблиц:
- таблицы объема цементного раствора;
- таблицы объема продавочной жидкости;
- таблицы объема буферной жидкости.
На рис. 2 приведен вид экранной формы, демонстрирующей расчет материалов цементирования.
ИСКАЛ №94
Данные из проекта |
Иск. данные
Расчет раскола материала | Расчет
давлениялродав.с утяж. и тампонажн.техники
Объем цементного раствора (В расчетных данных интервал начинается от забоя)
^]п]_
Диаметр колонны Ступ. Диаметр ствола. Коэф-т каверноз. Диаметр труб, мм Интерв. от до, м Цем. стакан Объем цемента Запас цемента Итого цемента -
В 426 4Э0.00 1.20 426.00 235 215 Г 1.67 1.67
426 490.00 1.20 426.00 215 110 г 8.79 8.79
426 4Э0.00 1.20 426.00 110 0 г 9.21 Э.21
426 406.00 235 220 17 1.94 1.94
324 393.70 1.20 324.00 1150 470 Г 43.25 43.25
324 393.70 1.20 324.00 470 320 Г 9.54 9.54
343 7П 1 ?п ПП т?п I- с; л-\
[ < ► г
Объем продавочной жидкости
Диам. колонны Ступ. Толщина тр.. мм Внутр. диам. труб, мм Интервал от до, м V процав.жидк. Ед.изм. Ль
426 Тппщина тр., мм 406.00 220 0 29.32 м3
324 ' II.00 302.00 1130 950 13.27 м3 -
324 9.50 305.00 950 20 69.95 м3
324 12.40 299.20 20 0 1.45 м3
245 1 13.80 217.40 3495 3300 7.45 м3
245 1 12.00 221.00 3300 3050 9.87 м3
ш в
Итого
Диам колонны Ступ. Объем цем.раствора Масса сун.цемента,т Объем в иды, м3 Запас воды, м3 Объем продав. продав, с утяж. -
► 426 21.61 29.90 17.94 29.32
324 70.67 97.77 58.66 5.00 84.67 40.00
245 1 44.53 65.65 39.39 63.19
Объем буферной жидкости
Диаметр колонны Ступ. Диаметр ствола, мм Коэф-т каверноз. Диам. труб Высота буфер. Объем буферн.жицк. Ед-ца изм. Ж.
до цемент. 426 490.00 1.20 426.00 50 4.19 м3 —1
до цемент. 324 393.70 1.20 324.00 100 6.36 м3
до цемент. 245 2 295.30 1.30 245.00 100 4.19 м3
до цемент. 245 1 295.30 1.20 245.00 100 3.50 м3
Расчет цементирования
Компонентный
состав
Провер. расчет буф. жидкости
Рис. 2. Вид окна при работе в режиме расчета расхода материалов
Описание режима расчета давлений и тампонажной техники
Автоматизированный расчет в режиме «Расчет давлений и тампонажной техники» производится следующим образом. Пользователь отмечает в справочнике тампонажной техники наличие моделей цементосмесительных машин и цементировочных агрегатов, после чего рассчитывается количество машин и агрегатов, необходимых для выполнения процесса цементирования для каждой колонны, причем сюда включается и техника для транспортировки.
В результате проведенного расчета создается и выводится на экран таблица количества тампонажной техники. При изменении в таблице типов тампонажной техники автоматически производится пересчет необходимого количества тампонажной техники. Вид окна программного комплекса при работе в режиме расчета давлений и тампонажной техники приведен на рис. 3.
Данные из проекта | И сх.данные | Расчет расхода материала Расчет давления,продав.с утяж. и тампонажн.техники | Давление в конце продавки
Диаметр колонны Ступ. Интервал от до, м Плотность продав, жидк. г/смЗ Плотн. цем.р-ра г/смЗ КоэФ. сопро- тивления Давл.преод. гидравл.со- противл.,МПа Давл.кон. продавки МПа Давление опрессовки, МПа Высота утяж. Объем продав, с утяж., м3 К-т с утяж. Продав, с утяж. с к-том
е Лі СТ) 235 0 1.10 1.83 0.001 0.80 2.72 3.00 10.30 1.07
32 4 1150 0 1.14 1.83 0.001 0.80 9.73 3.00 10.00 805 43.34 1.07 46.37
245 1 3525 2500 1.47 1.95 0.001 1.60 9.95 3.00 22.10 0 1.07
го СП 2 2500 0 1.47 1.95 0.001 1.60 15.87 3.00 22.10 0 1.07
194 3960 3425 1.79 1.95 0.001 1.60 6.40 3.00 10.00 1.07 10.70
140x168 1 4140 3200 1.05 1.83 0.001 1.60 14.04 7.00 29.40 1.07
140x168 2 3200 0 1.05 1.83 0.001 1.60 33.05 7.00 29.40 1974 34.17 1.07 36.56
г -
±]
Количество тампонажной техники
Диаметр колонны Ступень Т ампонажная техника Кол-во техники для транспортировки Кол-во для затворения Кол-во для закачки Кол-во для продавки Кол-во для ВОДЫ (буф.ж.) Кол-во агр. дополнительных
245 1 СКЦ 1
го СП 1 БМ 70 1
245 1 □Е 1
го СП 2 УС 6-30 7 6 I
1-П СЧІ 2 АН Ц-320 4 2 3 2 1
го СП 2 АПТР
го СП 2 СКЦ 1
го СП 2 БМ 70 1
го СП 2 ОЕ 1
194 УС Є-30 1
194 АН Ц-320 1 2 4 1 1
и.
Рис. 3. Вид рабочего окна при расчете давлений и потребного количества тампонажной техники
Тщательная проработка методического материала по цементированию обсадных колонн при бурении скважин позволила провести детальный информационный анализ и корректно сформировать нормативно-справочную информацию программного комплекса. В результате были выделены 8 справочников общесистемного характера и 6 локальных справочников. Примерами справочников являются: справочник плотностей воды по стратиграфическим комплексам, справочник высоты цементного стакана, справочник коэффициентов, учитываемых при расчете цементирования, справочник цементировочных агрегатов, справочник цементосмесительных машин с техническими характеристиками и т. д. Номенклатура нормативно-справочной информации может оперативно пополняться.
В качестве отчетных выходных форм программного комплекса предоставляет информацию следующего вида:
- отчет по расчету цементирования;
- отчет по расчету календарной потребности цементирования;
- контрольная ведомость расчета цементирования.
Вид окна при выводе отчетов приведен на рис. 4.
Общие сведения 0 цементировании обсадных колонн (9.9)
Характеристика жидкостей цементирования (9.10)
Компонентный состав жидкостей для цементирования (9,11)
Потребность в цементировочных агрегатах (9.13)
Потребность в смесительных машинах.,цементовозах и автоцистернах (9.14) Потребное количество цементировочной техники (9,15)
Потребное для цементирования количество материалов (9,16)
Рис. 4. Вид меню при печати отчетов
Наряду с выходными формами заполняются расчетные таблицы, которые участвуют при формировании отчетов в подсистеме проектирования строительства скважин. Примерами таких таблиц могут служить таблица объемов цементного раствора, таблица объемов продавочной жидкости, таблица объемов буферной жидкости, таблица давлений в конце продавки, таблица тампонажной техники.
Заключение
Программный комплекс «Расчет цементирования обсадных колонн» является важной и неотъемлемой частью автоматизированной системы инженерных расчетов в производстве буровых работ. Задача внедрена в промышленную эксплуатацию в Светлогорском управлении буровых работ РУП «Производственное объединение «Белоруснефть».
Получено 17.01.2008 г.
