Przejdź do głównej treści
GIW.13-01-23.06-SGCzerwiec 2023 · 19 kroków · ok. 27 min · 22 kryteria z klucza

Rozwiązanie krok po kroku: Cementowanie dwustopniowe kolumny 7”

W otworze Zet-drilling (2800 m, średnica końcowa 8 1/2") kolumnę eksploatacyjną 7" cementuje się dwustopniowo: I stopień tłoczy zaczyn przez but - od dna do mufy dwustopniowego cementowania na 1500 m, II stopień przez otwartą mufę - od 1500 m do wierzchu. Trzeba policzyć objętości zaczynu, cementu, wody i przybitki dla obu stopni i wskazać osprzęt kolumny potrzebny do takiego zabiegu.

Model „d”, czyli dokumentacja na papierze. Zdający wpisuje ręcznie dane i wyniki obliczeń do tabel wydrukowanych w arkuszu. W podglądzie tłem jest strona arkusza, wpisy zdającego są granatowe i odręczne, a pola wpisane w bieżącym kroku są podświetlone na żółto. Kolejność kroków idzie za kolejnością tabel i rysunków w arkuszu, a w obrębie jednej tabeli - za kryteriami klucza. W polach „Miejsce na obliczenia” są zapisane rachunki - klucz ich nie ocenia, ale pokazują, skąd bierze się każda liczba.

Skąd wysokości. Rysunek podaje mufę na 1500 m, but rur 9 5/8" na 2100 m, dno na 2800 m i korek cementowy 20 m (2780-2800 m). Zaczyn I stopnia wypełnia przestrzeń między rurami 9 5/8" i 7" od mufy do buta (600 m), przestrzeń między ścianą otworu a rurami 7" (700 m, z rozwałami α = 1,1) i korek w rurach. Zaczyn II stopnia wypełnia przestrzeń 9 5/8" x 7" od wierzchu do mufy. Klucz podaje wyniki z tolerancją (np. ± 0,5 m³) - wyniki zapisane z dokładnością do trzech miejsc po przecinku mieszczą się w każdej z nich.

Tabela 3 to wiedza ogólna o osprzęcie kolumny rur - w każdym kroku jest wyjaśnione, po co dany element jest potrzebny.

Dane. Wszystkie liczby pochodzą z treści zadania i tabel arkusza CKE. Każdy wynik jest w skrypcie policzony z tych danych i porównany z kluczem oceniania, a każda wpisana nazwa - z tekstem kryterium. Tam, gdzie klucz przyjmuje kilka zapisów, w kroku jest to zaznaczone.

To jedno z możliwych rozwiązań: kolejność wypełniania tabel jest dowolna, liczy się zapis w ocenianych polach.

Jak liczą się punkty. Klucz ma 22 kryteria w 3 rezultatach, każde za 1 punkt. Próg zdania części praktycznej to 75%, czyli 17 punktów - można stracić 5 kryteriów i nadal zdać. Tabela 3 daje 10 punktów, ale ostatni z nich (R.3.10) przepada przy jednym zbędnym „X”.

Arkusz i pliki do pobrania Treść arkusza (PDF)

  1. Etap 1: Tabela 1. Cementowanie I stopnia

    Kroki 1-8 · po tym etapie masz 8 z 22 kryteriów (pkt)

    Krok 1: Przestrzeń międzyrurowa 9 5/8" x 7"

    Kryteria:

    R.1.1 w poz. 1 - 8,432 ± 0,5 m3

    ok. 3 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Zaczyn I stopnia wypływa spod buta i podnosi się w przestrzeni pierścieniowej aż do mufy na 1500 m. Powyżej buta rur 9 5/8" (2100 m) jest to przestrzeń między rurami: H1 = 2100 - 1500 = 600 m. Wzór 1 ze średnicami z rysunku: Vrr = π (0,2225² - 0,1778²) / 4 · 600 = 8,432 m³. Rozwałów tu nie ma - ściany tworzą rury.

    Typowe błędy

    H1 = 1500 m (od wierzchu do mufy) - to wysokość zaczynu II stopnia.

    Dokument po tym kroku

  2. Krok 2: Przestrzeń między ścianą otworu a rurami 7"

    Kryteria:

    R.1.2 w poz. 2 - 9,097 ± 0,5 m3

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Pod butem rur 9 5/8" zaczyn wypełnia otwór 8 1/2" na wysokości 2800 - 2100 = 700 m. Wzór 2 z α = 1,1: 9,097 m³.

    Dokument po tym kroku

  3. Krok 3: Korek cementowy w rurach 7"

    Kryteria:

    R.1.3 w poz. 3 - 0,387 ± 0,2 m3

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Korek ma 20 m nad dnem w rurach 7" (średnica wewnętrzna 0,157 m). Wzór 3: 0,387 m³.

    Dokument po tym kroku

  4. Krok 4: Objętość zaczynu I stopnia

    Kryteria:

    R.1.4 w poz. 4 - 17,916 ± 0,5 m3

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Suma trzech objętości: 8,432 + 9,097 + 0,387 = 17,916 m³.

    Dokument po tym kroku

  5. Krok 5: Masa cementu na 1 m³ zaczynu

    Kryteria:

    R.1.5 w poz. 5 - 1223,3 kg/m3 ±10 kg/m3

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Wzór 4 z ρc = 3150 kg/m³, ρw = 1000 kg/m³, w = 0,5: mjc = 3 150 000 / 2575 = 1 223,301 kg/m³.

    Dokument po tym kroku

  6. Krok 6: Masa suchego cementu I stopnia

    Kryteria:

    R.1.6 w poz. 6 - 21,917 ± 0,5 t lub 500 kg

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Wzór 5: mc = 17,916 · 1223,301 = 21 916,66 kg, czyli 21,917 t (wzór 6 używa masy cementu w tonach).

    Dokument po tym kroku

  7. Krok 7: Woda zarobowa I stopnia

    Kryteria:

    R.1.7 w poz. 7 - 10,958 m3 ± 0,5 m3

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania pierwszego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Wzór 6: mw = 21,917 · 0,5 = 10,9585 t ≈ 10,959 t (klucz podaje 10,958 ± 0,5 - liczone z niezaokrąglonej masy cementu). Woda ma gęstość 1000 kg/m³, więc 1 t to 1 m³: 10,959 m³.

    Dokument po tym kroku

  8. Krok 8: Przybitka I stopnia

    Kryteria:

    R.1.8 w poz. 8 - 55,43 m3 ± 1 m3

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz objętość przybitki do wytłoczenia zaczynu cementowego pierwszego stopnia. Wyniki zapisz w tabeli 1.

    Przybitka wypycha zaczyn z rur 7" aż do stropu korka (2780 m) - klocek górny I stopnia siada wtedy na pierścieniu nad korkiem. Objętość wnętrza rur 7" na 2780 m, powiększona o współczynnik ściśliwości k = 1,03: 55,433 m³.

    Typowe błędy

    Pominięcie współczynnika ściśliwości k = 1,03 - wynik 53,819 m³ wypada poza tolerancję klucza (55,43 ± 1 m³).

    Dokument po tym kroku

  9. Etap 2: Tabela 2. Cementowanie II stopnia

    Kroki 9-11 · po tym etapie masz 12 z 22 kryteriów (pkt)

    Krok 9: Objętość zaczynu II stopnia

    Kryteria:

    R.2.1 w poz. 1 - 21,08 m3 ± 0,5 m3

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania drugiego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 2.

    Przez otwartą mufę zaczyn II stopnia wypływa na 1500 m i podnosi się w przestrzeni między rurami 9 5/8" i 7" do wierzchu (na rysunku cała kolumna jest zacementowana): Vzc = 0,014054 · 1500 = 21,080 m³.

    Dokument po tym kroku

  10. Krok 10: Cement i woda II stopnia

    Kryteria: ,

    R.2.2 w poz. 2 - 25,78 t ± 0,5 t

    R.2.3 w poz. 3 - 12,89 m3 ± 0,5 m3 lub 12890 l ± 500 l

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz ilości składników do sporządzenia zaczynu cementowego, potrzebnych do wykonania cementowania drugiego stopnia kolumny rur 7”. Wyniki zapisz w tabeli 2.

    Te same wzory co w I stopniu: mc = 21,080 · 1223,301 = 25 787,19 kg = 25,787 t, mw = 25,787 · 0,5 = 12,894 m³.

    ⚠️ Błąd redakcyjny w arkuszu: w tabeli 2 wiersze 2 i 3 mają w nazwie „zaczynu cementowego I stopnia” - tabela dotyczy II stopnia (tytuł tabeli, rezultat 2 i klucz), więc wpisuje się wyniki dla II stopnia.

    Typowe błędy

    Przepisanie wyników I stopnia do wierszy 2-3 tabeli 2 przez sugestię z ich nazwy.

    Dokument po tym kroku

  11. Krok 11: Przybitka II stopnia

    Kryteria:

    R.2.4 w poz. 4 - 29,91 ± 1 m3

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Oblicz objętość przybitki do wytłoczenia zaczynu cementowego drugiego stopnia. Wyniki zapisz w tabeli 2.

    Klocek górny II stopnia zamyka mufę, więc przybitka wypełnia rury 7" tylko do 1500 m: π · 0,157² / 4 · 1500 · 1,03 = 29,910 m³.

    Dokument po tym kroku

  12. Etap 3: Tabela 3. Osprzęt kolumny rur 7"

    Kroki 12-19 · po tym etapie masz 22 z 22 kryteriów (pkt)

    Krok 12: But z zaworem i zawór zwrotny

    Kryteria: ,

    R.3.1 w poz. 1 - But do rur 7" z zaworem zwrotnym

    R.3.2 w poz. 2 - Zawór zwrotny 7"

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    But do rur 7" z zaworem zwrotnym prowadzi kolumnę na dnie i nie pozwala zaczynowi cofnąć się do rur, a dodatkowy zawór zwrotny 7" nad nim daje drugie zabezpieczenie i miejsce osadzenia klocków (pierścień oporowy). Elementy 9 5/8" dotyczą kolumny już zacementowanej (wiedza ogólna, zgodna z kluczem).

    Dokument po tym kroku

  13. Krok 13: Centralizatory

    Kryteria:

    R.3.3 w poz. 5 - Centralizatory sprężynowe 7"

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Centralizatory sprężynowe 7" ustawiają rury w osi otworu, żeby zaczyn otoczył je równą warstwą - bez nich rury leżą przy ścianie i zostają kanały płuczki.

    Dokument po tym kroku

  14. Krok 14: Mufa dwustopniowego cementowania

    Kryteria:

    R.3.4 w poz. 10 - Mufa dwustopniowego cementowania 7"

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Cementowanie dwustopniowe wymaga mufy dwustopniowego cementowania 7" na 1500 m - przez jej otwory tłoczy się zaczyn II stopnia.

    Dokument po tym kroku

  15. Krok 15: Klocki I stopnia

    Kryteria: ,

    R.3.5 w poz. 11 - Klocek cementacyjny dolny pierwszego stopnia

    R.3.6 w poz. 12 - Klocek cementacyjny górny pierwszego stopnia

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Klocek dolny idzie przed zaczynem i oddziela go od płuczki, klocek górny I stopnia idzie za zaczynem i oddziela go od przybitki - jego osadzenie sygnalizuje wzrost ciśnienia, czyli koniec I stopnia.

    Dokument po tym kroku

  16. Krok 16: Bombka otwierająca mufę

    Kryteria:

    R.3.7 w poz. 13 - Bombka otwierająca mufę dwustopniowego cementowania

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Bombkę zrzuca się po I stopniu - opada do mufy i po podniesieniu ciśnienia przesuwa jej tuleję, otwierając otwory dla II stopnia.

    Dokument po tym kroku

  17. Krok 17: Klocek górny II stopnia

    Kryteria:

    R.3.8 w poz.14 - Klocek cementacyjny górny drugiego stopnia cementowania

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Klocek górny II stopnia zamyka zaczyn II stopnia od góry i - osadzony w mufie - zamyka jej otwory po zabiegu.

    Dokument po tym kroku

  18. Krok 18: Głowica cementacyjna

    Kryteria:

    R.3.9 w poz.16 - Głowica cementacyjna dwuklockowa 7" lub w poz.17 - Łącznik do płukania rur 7"

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Zaczyn tłoczy się bezpośrednio do rur 7", więc potrzebna jest głowica cementacyjna dwuklockowa 7" (trzyma klocki i pozwala je zwalniać kolejno). Klucz przyjmuje też łącznik do płukania rur 7" - zaznaczony jest jeden z tych elementów. Głowica do przewodu 5" służy do cementowania przez przewód wiertniczy, którego tu nie ma.

    Dokument po tym kroku

  19. Krok 19: Elementy niepotrzebne - bez znaku

    Kryteria:

    R.3.10 w tabeli zaznaczono tylko osprzęt niezbędny do wgłębnego uzbrojenia kolumny

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    W tabeli 3, w kolumnie wymagane, zaznacz znakiem „x” elementy niezbędne do zapuszczenia i zacementowania kolumny rur 7” w otworze Zet-drilling.

    Puste zostają: zawór zwrotny, centralizatory i skrobaki 9 5/8" (kolumna techniczna jest już zacementowana), but do cementowania przez przewód, manszet i paker (inne metody uszczelnienia), głowica do przewodu 5". Punkt R.3.10 jest tylko wtedy, gdy znaki „X” stoją wyłącznie przy osprzęcie niezbędnym.

    Typowe błędy

    Zaznaczenie „na wszelki wypadek” elementów 9 5/8" albo obu - głowicy i łącznika - grozi utratą R.3.10.

    Dokument po tym kroku

Podgląd

To jedno z możliwych rozwiązań. Egzaminator ocenia spełnienie kryteriów z klucza odpowiedzi, a nie zgodność z tym rozwiązaniem - inna, poprawna droga też daje punkty.

Autor rozwiązania: . Licencja CC BY-NC 4.0 - kopiowanie i przeróbki do celów niekomercyjnych, z podaniem autora i źródła (link do tej strony) (zasady wykorzystania). Treść arkusza i klucza oceniania pochodzi z CKE.