Выбор способа цементирования.

Расчет цементирования кондуктора Æ 324мм

Цементирование колонны осуществляется в одну ступень.

Исходные данные:

Диаметр долота, D_d=0.3937 м

Наружный диаметр обсадной колонны, d_н=0.3239 м

Внутренний диаметр обсадной колонны, d_вн=0.3039 м

Удельный вес тампонажного раствора, г/см³, =1.85.

Удельный вес бурового раствора, г/см³, =1.1.

Глубина спуска предыдущей колонны, (426) h=60м

Водоцементное отношение, m=0, 5

Интервал цементирования: 0-370м.

Высота цементного стакана, м, h_ст=10.

Коэффициент потерь цемента, k_ц=1.05.

Коэффициент кавернозности, k=1.15.

Удельный вес жидкости затворения, γ _в=1.0 г/см³

Необходимое количество тампонажного раствора для цементирования обсадной колонны определяется по формуле:

В открытом стволе:

(54)

где k=1, 15 - Коэффициент кавернозности

D_скв - диаметр скважины, м

D_н- наружный диаметр обсадных труб, м

d_вн- внутренний диаметр труб обсадной колонны, м

H- интервал цементирования, м

h_цс - высота цементного стакана, оставляемого в колонне, м

В обсаженном стволе:

Где -внутренний диаметр промежуточной колонны

Общий объем цементного раствора:

Количество сухой тампонажной смеси, необходимое для приготовления заданного объема тампонажного раствора:

(55)

где k_ц=1.05 – коэффициент учитывающий потери цемента при погрузочно-разгрузочных работах

m– соотношение вода: смесь

g_ц – плотность тампонажного раствора, т/м³

Необходимое количество жидкости затворения:

(56)

где k_в=1.1 – коэффициент, учитывающий потери воды при выполнении операций цементирования

Объем продавочной жидкости:

(57)

Определяем средний внутренний диаметр обсадной колонны:

Объем буферной жидкости (исходя из условия обеспечения столба в затрубном пространстве высотой 150м):

Определяем максимальное давление в конце продавки цементного раствора

Р_max = Р₁+Р₂,

где P₁ — давление, создаваемое за счет разности плотности жидкости в затрубном про­странстве и в трубах,

P₁= 0, 01[(H-h)∙ ρ _ц+h∙ ρ _p -h_ст ρ _ц-(H-h_ст)∙ ρ _p];

P₁= 0, 01[1641∙ 1, 85-10∙ 1, 85-(370-10)∙ 1, 1]=2, 72МПа

Р₂— давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, находится по формуле Шищенко-Бакланова

P₂ = 0, 001Н + 1, 6 МПа (при глубине скважины до 1500 м),

P₂ = 0, 001∙ 400+1, 6=2МПа.

P_max = 2, 72 + 2 = 4, 72МПа.

Находим число цементировочных агрегатов из условия обеспечения скорости течения ν =1м/с цементного раствора в кольцевом пространстве

Q=F_к.п∙ ν

Q=0.785((0.3937∙ 1.15)²-0.3239²)∙ 1=0.078м³/с=78л/с

Число цементировочных агрегатов определится из условия их подачи при продавливании:

Q_ц- производительность цементировочного агрегата

Принимаем 4 агрегатов ЦА-320 М

Находим необходимое число цементосмесительных машин:

где: М_цсм — вместимость бункера цементно-смесительной машины, для обычного тампонажного цемента М_чсм = 20 т

Принимаем m=2

Продолжительность закачивания тампонажного раствора:

Продолжительность процесса продавливания:

Общее время цементирования:

мин

Выбираем тампонажный цементный раствор для цементирования обсадной колонны, характерезующийся началом загустевания цемента.

В состав тампонажного раствора для цементирования интервала 0-370м применяем следующие компоненты:

Цемент ПЦT-I-50

Характеристики цементов представлены в таблице 7.2

Расчет цементирования промежуточной колонны Æ 245мм

Цементирование колонны осуществляется в одну ступень.

Исходные данные:

Диаметр долота, D_d=0.2953 м

Наружный диаметр обсадной колонны, d_н=0.245 м

Внутренний диаметр обсадной колонны, d_вн=0.228 м

Удельный вес тампонажного раствора, г/см³, =1.85.

Удельный вес бурового раствора, г/см³, =1.23.

Глубина спуска предыдущей колонны, (324, 0) h=370м

Водоцементное отношение, m=0, 5

Интервал цементирования: 0-1641м.

Высота цементного стакана, м, h_ст=10.

Коэффициент потерь цемента, k_ц=1.05.

Коэффициент кавернозности, k=1.25.

Удельный вес жидкости затворения, γ _в=1.0 г/см³

Необходимое количество тампонажного раствора для цементирования обсадной колонны определяется по формуле:

В открытом стволе:

где k- Коэффициент кавернозности

D- диаметр скважины, м

D_н- наружный диаметр обсадных труб, м

d_в- внутренний диаметр труб обсадной колонны, м

H_ц- интервал цементирования, м

h_цс- высота цементного стакана, оставляемого в колонне, м

В обсаженном стволе:

Где -внутренний диаметр промежуточной колонны

Общий объем цементного раствора:

Количество сухой тампонажной смеси, необходимое для приготовления заданного объема тампонажного раствора:

где k_ц=1.05 – коэффициент учитывающий потери цемента при погрузочно-разгрузочных работах

m=0.5 – соотношение вода: смесь

g_ц=1.85 – плотность тампонажного раствора, т/м³

Необходимое количество жидкости затворения:

где k_в=1.1 – коэффициент, учитывающий потери воды при выполнении операций цементирования

Объем продавочной жидкости:

Определяем средний внутренний диаметр обсадной колонны:

где – внутренний диаметр i секции обсадной колонны, м.

– длина i секции, м.

Объем буферной жидкости (исходя из условия обеспечения столба в затрубном пространстве высотой 150м):

Определяем максимальное давление в конце продавки цементного раствора

Р_max = Р₁+Р₂,

где P₁ — давление, создаваемое за счет разности плотности жидкости в затрубном про­странстве и в трубах,

P₁= 0, 01[(H-h)∙ ρ _ц+h∙ ρ _p -h_ст ρ _ц-(H-h_ст)∙ ρ _p];

P₁= 0, 01[1641∙ 1, 85-10∙ 1, 85-(1641-10)∙ 1, 23]=10, 47МПа

Р₂— давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, находится по формуле Шищенко-Бакланова

P₂ = 0, 001Н + 0, 8 МПа (при глубине скважины более 1500 м).

P₂ = 0, 001∙ 1641+0.8=2.5МПа.

P_max = 10, 47 + 2, 5 = 12, 97МПа.

Находим число цементировочных агрегатов из условия обеспечения скорости течения ν =1м/с цементного раствора в кольцевом пространстве

Q=F_к.п∙ ν

Q=0.785((0.2953∙ 1.25)²-0.245²)∙ 1=0.059м³/с=59л/с

Число цементировочных агрегатов определится из условия их подачи при продавливании:

Q_ц- производительность цементировочного агрегата

Принимаем 4 агрегатов ЦА-320 М

Находим необходимое число цементосмесительных машин:

где: М_цсм — вместимость бункера цементно-смесительной машины, для обычного тампонажного цемента М_чсм = 20 т

Принимаем m=5

Продолжительность закачивания тампонажного раствора:

Продолжительность процесса продавливания:

Общее время цементирования:

мин

Выбираем тампонажный цементный раствор для цементирования обсадной колонны, характеризующийся началом загустевания цемента.

В состав тампонажного раствора для цементирования интервала 0-1641м применяем следующие компоненты:

Цемент ПЦT-50-I

Характеристики цементов представлены в таблице 7.2

В качестве замедлителя схватывания применяем NaCl, 20% от массы цемента.

Расчет цементирования эксплуатационной колонны Æ 168 м

Цементирование колонны осуществляется в две ступени.

Проектные данные:

Диаметр долота, D_d=0.2159 м

Наружный диаметр обсадной колонны, d_н=0.168 м

Внутренний диаметр обсадной колонны, d_вн=0.152 м

Глубина установки МСЦ, h=1570м

Удельный вес тампонажного раствора, г/см³, =1.85.

Удельный вес промывочной жидкости, г/см³, =1.12.

Глубина спуска предыдущей колонны, (244, 5) h=1641м

Водоцементное отношение, m=0, 5

Интервал цементирования:

- первая ступень, 2000-1570м.

-вторая ступень, 1570-0м.

Высота цементного стакана, м, h_ст=10.

Коэффициент потерь цемента, k_ц=1.05.

Коэффициент кавернозности, k=1.15.

Удельный вес жидкости затворения, ρ _в=1.0 г/см³

Цементирование первой ступени интервал 1570-2000м.

Необходимое количество тампонажного раствора для цементирования обсадной колонны определяется по формуле:

В открытом стволе:

где k- Коэффициент кавернозности

D_скв- диаметр скважины, м

d_н- наружный диаметр обсадных труб, м

d_вн- внутренний диаметр труб обсадной колонны, м

H_ц- интервал цементирования, м

h_цс- высота цементного стакана, оставляемого в колонне, м

В обсаженном стволе:

где -внутренний диаметр промежуточной колонны

Общий объем цементного раствора:

Количество сухой тампонажной смеси, необходимое для приготовления заданного объема тампонажного раствора:

где k_ц– коэффициент учитывающий потери цемента при погрузочно-разгрузочных работах

m– водоцементное соотношение

g_ц– плотность тампонажного раствора, т/м³

Необходимое количество жидкости затворения:

где k_в– коэффициент, учитывающий потери воды при выполнении операций цементирования

Объем продавочной жидкости:

Определяем средний внутренний диаметр обсадной колонны:

где d_i – внутренний диаметр i секции обсадной колонны, м.;

l_i – длина i секции, м.

Объем буферной жидкости (исходя из условия обеспечения столба в затрубном пространстве высотой 150м):

Определяем максимальное в конце продавки цементного раствора

Р_max = Р₁+Р₂,

где P₁ — давление, создаваемое за счет разности плотности жидкости в затрубном про­странстве и в трубах,

P₁ = 0, 01[(H-h)∙ ρ _ц+h∙ ρ _p -h_–т ρ _ц-(H-h_ст)∙ ρ _p];

P₁ = 0, 01[(2000-1570)∙ 1, 85+1570∙ 1, 12-10∙ 1, 85-(2000-10)∙ 1, 12]=3, 2МПа

Р₂ — давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, находится по формуле Шищенко-Бакланова

P₂ = 0, 001Н + 0, 8 МПа (при глубине скважины более 1500 м).

P₂ = 0, 001∙ 2000+0.8=2.8МПа.

P_max = 3, 2 + 2, 8 = 6 МПа.

Находим число цементировочных агрегатов из условия обеспечения скорости течения ν =1м/с цементного раствора в кольцевом пространстве

Q=F_к.п∙ ν

Q=0.785((0.2159∙ 1.15)²-0.168²)∙ 1=0.026м³/с=26л/с

Число цементировочных агрегатов определится из условия их подачи при продавливании:

Тогда число требуемых цементировочных агрегатов

Q_i- производительность цементировочного агрегата

Принимаем 4 агрегатов ЦА-320 М

Находим необходимое число цементосмесительных машин:

где М_цсм — вместимость бункера цементно-смесительной машины, для обычного тампонажного цемента М_чсм = 20т

Принимаем m=1

Продолжительность закачивания тампонажного раствора:

Продолжительность процесса продавливания:

Общее время цементирования:

мин

Выбираем тампонажный цементный раствор для цементирования обсадной колонны, характеризующийся началом загустевания цемента.

В состав тампонажного раствора для цементирования интервала 1570-2000м применяем следующие компоненты:

Цемент ПЦT-I-G

Характеристики цементов представлены в таблице 20.

Цементирование второй ступени интервал 0-1630м.

Необходимое количество тампонажного раствора для цементирования первой ступени:

Количество сухой тампонажной смеси, необходимое для приготовления заданного объема тампонажного раствора:

Необходимое количество жидкости затворения:

Объем продавочной жидкости:

Объем буферной жидкости (исходя из условия обеспечения столба в затрубном пространстве высотой 150м):

Определяем максимальное давление перед посадкой верхней пробки на упорное кольцо по формуле

Р_max = Р₁+Р₂,

P₁ = 0, 01[h∙ ρ _ц -h_ст∙ ρ _p];

P₁ = 0, 01[1570∙ 1, 85-1570∙ 1, 12]=11, 85МПа

P₂ = 0, 001∙ 1570+0.8=1.4МПа.

P_max = 11, 85 + 1, 4 = 13, 25МПа.

Находим число цементировочных агрегатов из условия обеспечения скорости течения ν =1м/с цементного раствора в кольцевом пространстве

Q=F_к.п∙ ν

Q=0.785(0.225²-0.168²)∙ 1=0.028м³/с=28л/с

Тогда число требуемых цементировочных агрегатов

Принимаем 4 агрегатов ЦА-320 М

Находим необходимое число цементосмесительных машин:

Принимаем m=2

Продолжительность закачивания тампонажного раствора:

Продолжительность процесса продавливания:

Общее время цементирования:

мин

Выбираем тампонажный цементный раствор для цементирования обсадной колонны, характеризующийся началом загустевания цемента.

В состав тампонажного раствора для цементирования интервала 0-1570м применяем следующие компоненты:

Цемент ПЦT-50-I

Характеристики цементов представлены в таблице 21.

Таблица 21- Характеристики цементов