Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине Подземный и капитальный ремонт скважин

• Название: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине Подземный и капитальный ремонт скважин
• Дата: 04.01.2023
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: Chast_vtoraya_Novaya.docx
• Тип: Методические указания; #872182
• страница: 7 из 24

Общее количество сухого цемента g(t)для приготовления заданного объема цементного раствора _В (м³)

(17.5)

где:

К_ц – коэффициент, учитывающий потери цемента в процессе приготовления раствора.

Для расчетов принимают К_ч= (1,03-1,05)

Общий объем воды υ_в(м³) для затворения общего количества сухого цемента

(17.6)

где к_в– коэффициент, учитывающий потери воды в процессе затворения К_B=l,08

Плотность цементного раствора

(17.7)

Расчет установки цементных разделительных мостов принято выполнять по методике ВНИИКРнефть (ОАО НПО «Бурение»).
Высота цементного моста должна удовлетворять условию

(17.8)

где:

Q₂–осевая нагрузка на мост от массы труб или перепада давления, Н

τ_с – касательное напряжение при сдвиге моста, (принимаем 0.5 МПа)

H_min – требуемая минимальная высота моста, м

Объем цементного раствора для установки моста по формуле

(17.9)

V_т – объем заливочных труб,

F – площадь сечения скважины (колонны)

С_о – коэффициент, учитывающий случайные ошибки при продавливании цементного раствора.

Если средства контроля цементирования отсутствуют, то С₀ = 0,02 – 0,03, если используются С₀ = 0.С₁ , С₂, С₃ – коэффициенты по таблице 17.2


Таблица 17.2

Коэффициенты потерь цементного раствора при выполнении тампонажных работ	Обозначение	Значения для бурильных труб с высаженными внутрь концами		Значения для насосно-компрессорных труб
		При буферной жидкости
		вода	нефть	вода	нефть
Потери цементного раствора на стенках труб	С1	0,01	0,03	-	0,01
Потери цементного раствора в результате смещения с соседней жидкостью на I границе	С2	0,02	0,04	0,01	0,02
То же на II границе	С3	0,02	0,03	0,01	0,02
Потери буферной жидкости при движении по заливочной колонне	С4	0,02	-	0,02	-
То же при движении по кольцевому пространству	С5	0,40	-	0,40	-

Объем жидкости продавливания

(17.10)

где:

f– площадь сечения труб.

Объем буферной жидкости, закачиваемой перед и после цементного раствора равны, и определяются по формуле:

(17.11)

Минимальное количество жидкости, необходимое для вымывания излишков цемента обратной промывкой:

(17.12)

где:

k – коэффициент сжимаемости жидкости продавливания (1,01-1,1),

Н – глубина нового искусственного забоя (верхней границы моста)

D – внутренний диаметр скважины,

d– наружный диаметр заливочных труб.

Расчет давления при вымывании тампонирующей смеси из скважины:

Давление на выкиде насоса для вымывания тампонирующей смеси при прямой и обратной промывке

(17.13)

где:

P_гс – давление на преодоление разности гидростатических давлений столба раствора тампонирующей смеси и жидкости продавливания.

Р_т и Р₃ – давление на преодоление гидростатических сопротивлений соответственно в трубах и за трубами.

Значение Р_гс определяем по формуле

(17.14)

где:

h_ц – высота столба цементного раствора в трубах или за трубами

ρ_ц. и ρ_ж–соответственно плотности растворов тампонирующего и продавливания,

g – ускорение свободного падения = 9.81 м/с²

Для выбора формул при расчете давлений на преодоление гидравлических сопротивлений определяют режимы течения жидкостей в трубах и за трубами.

Режимы течения бурового и цементного раствора устанавливают сопоставлением расчетной критической (w_KР) и фактической (w_ф) скоростей движения жидкостей в трубах (w_m) или за трубами (w₃).

w_KР=25

при w_ф < w_KР– режим течения структурный,

при w_ф > w_KР– режим течения турбулентный,

где:

τ – динамическое напряжение сдвига цементного (τ_и)и глинистого (τ) растворов,

ρ – плотность растворов (ρ_ц. , ρ_ж)

w_ф = q/F

где

q - расход жидкости,

F - площадь поперечного сечения канала.

При структурном режиме течения

(17.15)



где

h_p–высота столба бурового раствора или цементного раствора в трубах или за трубами,

η–структурная вязкость бурового или цементного раствора;

D, d_Н, d_В – соответственно внутренний диаметр колонны, наружный и внутренний диаметры НКТ.

Для практических расчетов значениянаиболее широко применяемых цементных растворов принимаютη = 0,01 Па∙с, τ= 7,0 Па.

При турбулентном режиме течения бурового или цементного растворов в трубах вза трубами

(17.16)



Здесь λ_Т(Т), λ_Т(3)- соответственно коэффициент гидравлических сопротивлений в трубах и затрубном пространстве.

Для практических расчетов при турбулентном режиме течения буровых и цементных растворов можно принять:

λ_Т(Т)=0,028; λ_Т(3) =0,054

Режимы течения воды или водных растворов солей устанавливают сопоставлением расчетного значения параметров Re при течении жидкости в трубах (Re₃) с его критическим значением Re_кp = 2300:

при Re < 2300 - режим течения ламинарный;

при Re > 2300 - режим течения турбулентный;

(17.17)

Рассчитывают коэффициенты гидравлических сопротивлений в трубах и за трубами:

при структурном режиме (17.18)

при турбулентном режиме

Определяют давления на преодоление гидравлических сопротивлений:

(17.19)

Ниже приведены формулы для расчета продолжительности тампонирования под давлением различными способами. В формулах приняты следующие условные обозначения:

Т – продолжительность всего процесса тампонирования, которая должна составлять не более 75% от срока загустевания (Т _З) тампонирующей смеси:

, (17.20)

t₁ – продолжительность приготовления тампонирующей смеси:

, где:

V – объем тампонирующей смеси ;

q _max – максимальная подача ЦА;
t₂^к, t₂^т, t₂^кп - продолжительность закачивания расчетного объема продавочной жидкости V_п соответственно в колонну, НКТ, кольцевое пространство:



t₃ – продолжительность задавливания тампонирующей смеси в пласт:

, где:

q _min – минимальная подача ЦА;

t₀ – общая продолжительность пауз при задавливании тампонирующей смеси:

, где:

t – продолжительность одной паузы;

N – количество пауз.

T _в – расчетное время вымыва излишек тампонирующей смеси при обратной промывке. Рассчитывается из условия вымыва всего объема смеси:

, где:

V₃ – объем затрубного пространства.

T _д – продолжительность демонтажа устьевого оборудования.

T _п – продолжительность подъема части НКТ.

T _м – продолжительность монтажа устьевого оборудования

t _оп – продолжительность опрессовки обсадной колонны после подъема части НКТ;

, где:

V_у – объем продавки, обусловленный упругими деформациями обсадной колонны и заполняющей ее продавочной жидкости.

T _р – продолжительность распакеровки.

По расчетной продолжительности операции в соответствии с условием (17.20) регулируются сроки загустевания используемой тампонирующей смеси или по Т ₃ тампонирующей смеси выбирается схема тампонирования с учетом времени (смотри таблицу 17.3).
Таблица 17.3 – Таблица определения продолжительности тампонирования в зависимости от вида работ

Способ тампонирования под давлением	Расчетные формулы
	Заполняющаяся скважина	Незаполняющаяся скважина
Через обсадную колонну	T=t1+t2к+t3+t0	T=t 1+t 2к+t 3+t 0
Через НКТ и обсадную колонну	T=t1+t2т+t3+t0
Через НКТ, установленные над зоной ввода	T=t1+t2т+t3+t0+tв+tд	T=t 1+t 2т+t2кп+t 3+t0+tв+t д
Через НКТ, установленные под зоной ввода	T=t1+t2т+t3+t0+tп+tм+tоп+ tв+tд	T =t 1+t 2т+t3+t 0+t2кп+tп+tм
Комбинированный способ	T=t1+t2т+t3+t0 +tп+t т
Скользящее тампонирование Непрерывное С остановками	T = t 1 +t2кп+ t в T=t1+t2т+t2кп+t0+t в

*Если планируется ОЗЦ под давлением, то в продолжительность тампонажных работ включается дополнительное время Т _д = t _п +t _м+t_оп, в течение которого тампонирующая смесь должна сохранять исходные свойства: Т+Т _д = 0,75 Т _з .