Обоснование способа цементирования, параметров и вида тампонажных материалов

5. Обоснование способа цементирования, параметров и вида тампонажных материалов

Исходные данные для расчёта цементирования эксплуатационной колонны.

Таблица 5.1.

Наименование	Размерность	Условное обозначение	Численное значение
1	2	3	4
Расстояние от устья скважины: -  до башмака колонны -  до башмака предыдущей колонны -  до уровня цементного раствора -  до уровня жидкости в конце эксплуатации -  до кровли продуктивного пласта Плотность: -  опрессовочной жидкости -  бурового раствора за колонной -  цементного раствора за колонной -  облегчённого цементного раствора за колонной -  жидкости в колонне Длина участка цементного раствора по вертикали Длина участка глиноцементного раствора по вертикали Давление опрессовки на устье Пластовое давление в кровле продуктивного пласта	м м м м м г/см3 г/см3 г/см3 г/см3 г/см3 м м МПа МПа	L L0 h hкэ hпп роп рж рцр  роцр  рн H1 H2 Pоп Рпл	2700 750 440 1200 2590 1.00 1.2 1.83 1.48 0.84 680 1580 12,5 26,7

Для качественного крепления обсадной колонны выбираем портландцемент ПЦТ-100, процесс цементирования производится в одну ступень.

Определяем водоцементное отношение для облегченного цементного раствора и для цементного раствора по формуле:

;

где r_ц = 3000 кг/м³ - плотность цемента;

- для облегченного цементного раствора:

- для цементного раствора:

Найдем необходимый объем:

- облегченного цементного раствора:

V_о.ц.р.=

V_о.ц.р.= м³;

- цементного раствора:

V_ц.р.=

V_ц.р.= м³;

- продавочной жидкости:

=(-+0,5)× =(0.0134·2819-0,5+0,5)×1,05=38,

S=(0.1461-2·0.0077)²=0.0134

- буферной жидкости:

Объем буферной жидкости должен быть таким, чтобы высота столба его в межколонном пространстве составляла 200-500 м.

==4 м³

Объем воды для приготовления:

V_в=,

где к_ц –коэффициент запаса тампонажного материала

- для цементного раствора:

 кг;

V_в= м³;

- для облегченного цементного раствора:

 кг;

V_в= м³;

 

Определим необходимое количество смесительных машин

,

где - насыпная плотность цемента; - вместимость одного бункера смесительной машины.

Количество машин для цементного раствора:

Количество машин для облегчённого цемента:

Общее число смесительных машин и цементировочных агрегатов:

n_см=2+3=5 -количество цементно-смесительных машин

n_ца=1∙n_см+1рез+1вод+1цг=1∙5+1+1+1=8- количество ЦА

 

Рисунок 7. Схема обвязки агрегатов при цементировании.

1- цементно-смесительная машина 2СМН-20; 2- цементировочный агрегат ЦА-320М; 3- блок- манифольда БМ-700; 4- станция контроля цементирования СКЦ-2М; 5- цементировочная головка; 6- ЦА для подачи воды; 7- ЦА для начала продавки.

 

Определим производительность одного смесителя.

где q_ж=7л/с производительность водяного насоса агрегата ЦА-320.

, для цементного раствора.

, для цементного раствора.

, для облегчённого цементного раствора.

, для облегчённого цементного раствора.

Определим необходимое количество цементировочных агрегатов(ЦА-320М) для закачки цементного раствора.

При цементировании эксплуатационной колонны закачку буферной жидкости осуществляет один агрегат на 4-ой скорости, готовящийся в последствии закачивать нормальный цементный раствор .

Закачку облегченного цементного раствора осуществляем тремя агрегатами на 3-й скорости.

Закачку цементного раствора ведет два агрегата на 4-ой скорости.

Продавочную жидкость начинаем закачивать одним агрегатом(пробочным) на 1-й скорости, затем его отключают и готовят для заканчивания продавки, а вместо него включают 3 имеющихся агрегата на 4-й скорости. Заканчивают продавку пробочным агрегатом на 1-й скорости для определения момента «стоп».

Участие ЦА в процессе цементирования показано на рисунке 8.

 

Определим продолжительность закачки агрегатом ЦА-320М

Определяется планируемое время цементирования:

 сек,

1скорость-Q=2,3л/с

2скорость-Q=4,3л/с

3скорость-Q=8,1л/с

4скорость-Q=14,5л/с

Для закачки используется агрегат ЦА-320М Æ125:

 мин;

мин; мин;мин;

åt=tзак+(10÷15)=4.5+7.75+29.4+35.1+(10÷15)=80 мин. - время цем-ния.

Рисунок 8. Участие цементировочных агрегатов в цементировании эксплуатационной колонны.

Следует учесть, что при больших скоростях закачки тампонажного раствора при параллельной работе смесительных машин давление на цементировочной головке может превысить допустимое давление цементировочных агрегатов из-за чрезмерного роста гидравлических сопротивлений внутри обсадной колонны и кольцевом пространстве.

Расчет процесса закачки выполнен на ЭВМ и прилагается к курсовому проекту.