Расчёт одноступенчатого цементирования. Расчет одноступенчатого цементирования. Задача 2 Расчет одноступенчатого

• Название: Задача 2 Расчет одноступенчатого
• Анкор: Расчёт одноступенчатого цементирования
• Дата: 12.01.2022
• Размер: 19.63 Kb.
• Имя файла: Расчет одноступенчатого цементирования.docx
• Тип: Задача; #329268

Задача № 2 Расчет одноступенчатого цементирования скважины
Выполнить расчет одноступенчатого цементирования скважины. Исходные данные в таблице 1. (Диаметр долота под эксплуатационную колонну берется рассчитанный в задаче № 1)

При разобщении пластов в скважину спускают обсадные колонны. Для предотвращения корродирующего действия минерализованных вод, обсадные колонны цементируют путем закачки в затрубное пространство цементного раствора. Существует ряд способов цементирования скважин, который зависит от условий залегания продуктивных пластов, степени их насыщенности, литологического состава пород и проницаемости. Самый распространенный вид цементирования скважин – одноступенчатый.

Объем цементного раствора определяется по формуле:

V ^ КD²  D²  H

^d2 ^{ h}, (15)

цр ₄ 1 дол тр

Ц тр

где D_дол – диаметр долота, м;

D_тр – диаметр эксплуатационной колонны, м;

Н_Ц – высота подъема цементного раствора в затрубном пространстве, м; d_тр – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;

h – высота установки кольца-стоп, м;

К₁ – коэффициент, учитывающий увеличение объема цементного раствора, расходуемого на заполнение каверн.
Плотность цементного раствора определится по формуле:

_{ } 1  m_сц_в
, (16)


цр

в

• 
  m_cц
  

где ρ_сц – плотность сухого цемента (кг/м³); ρ_в – плотность воды (кг/м³);

ρ_цр – плотность цементного раствора(кг/м³); m – водоцементное отношение.

Определяем необходимое количество сухого цемента:

V  ¹  V

(17)

^ц1 m

цр цр

Количество сухого цемента с учетом потерь определится по формуле (18):

'

V
_ц V_ц

 К₂

, (18)

где К₂ – коэффициент, учитывающий наземные потери при затворении тампонажного раствора.

Количество воды для приготовления цементного раствора с учетом водоцементного отношения определится по формуле (19):

V_в= m V_ц (19)

Вычисляем минимальный объем буферной жидкости для обеспечения качества цементирования по формуле(20):

^VБУФ.MIN
 1.57(К₁

 1  ^2Кгл*

D

^Dдол_{ 1}

D_Н

D


2


)(D
дол

• 
  D² )H
  

Ц.Р.

H
дол

дол

D_Н
(20)

где К_гл – толщина глинистой корки (К_гл=0,002м);

Д_н – наружный диаметр эксплуатационной колонны.

Рассчитываем критический объем буферной жидкости для предотвращения проявлений в процессе цементирования по формуле (21):

V  0,785

^Б.Р.

_L 110  Р_{ПЛ max}

cos
(D²
 D² )

БУФ.КР.

^Б.Р.

• 
  ^БУФ
  

СКВ Н
(21)

где ρ_буф – плотность буферной жидкости (для решения задач ρ_буф=1,12 г/см³) ; α – зенитный угол ствола скважины (для решения задач α=37⁰).

Здесь диаметр скважины находим по формуле (22):

^DСКВ^{ К}1 ^{ D}дол

(22)

Так как колонна имеет один и тот же диаметр, то высота подъема буферной жидкости определится по формуле (23):

H
^hБУФ

_ ^VБУФ

0,785(D_дол
 D² )
(23)

Количество продавочной жидкости определяется по формуле (24):

d²

V_пр 

^трH h , (24)

4

где =1,03 – коэффициент, учитывающий сжатие глинистого раствора.

Определяем максимальное давление пробки перед посадкой на кольцо по формуле (25):

^Рmax

^{ Р}₁ ^{ Р}₂ , (25)

где Р₁ – давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве;


цр

бр
Р₂ – давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений.

1

ц
Р 10^5 Н

 h   

(26)

Для скважин глубиной до 1500 м Р₂=0,001H+0,8 МПа (27)

Для скважин глубиной более 1500м Р₂=0,001H+1,6 МПа (28)

Число цементировочных агрегатов определяем, исходя из условия получения скорости подъема цементного раствора в кольцевом пространстве у башмака колонны в момент начала продавки не менее  = 1,8-2,0 м/с для




Н
эксплуатационной колонны по формуле (29):

_n 0,785K₁

^Dдол

_QIV

²  D

2 _

1

,
(29)

где  = 1,8-2,0 м/с – скорость подъема цементного раствора в затрубном пространстве;

Q^IV = 0,87 м³/мин – производительность цементировочного агрегата ЦА- 320 М на IV скорости при диаметре поршня 127 мм.

Суммарная производительность цементировочных агрегатов определится по формуле (30):

^Qца

^{ n  Q}_IV , (30)

где n – количество цементировочных агрегатов;

Q_IV – производительность одного цементировочного агрегата на IV скорости (Q_IV=0,87 м³/мин).

Продолжительность цементирования можно определить по формуле (31):

t ¹

_ '


V
_

^Vцр

 V_пр

 V<sup>' 

</sup> , (31)

^ц60 ^ Q Q ^

_ ца м _
V^/=V_пр - V , (32)

где V = 1-2 м³;

Q_м – производительность цементировочных агрегатов, при которой достигается наиболее полное вытеснение промывочной жидкости цементным раствором;

Q_ца – суммарная производительность цементировочных агрегатов. Q_м=0,785(D²_дол-D²_тр)K₁ ω (33)

Таблица 1 – Исходные данные к задаче

№№ варианта	Размер обсадной колонны, мм	Коэффициен т	Высота подъема цем. раствора Нц,	Глубина до кровли продукт.	Максимальн ое пласт. давление Рпл	Плотность бур. раствора,ρбр,	Плотность сухого цемента ρсц,	Водо- цементное отношение,
1	140х7	1,26	2650	2600	27	1,24	3,1	0,45
2	146х7	1,3	2930	2880	28	1,26	3,5	0,55
3	178х8	1,23	2875	2820	24	1,18	3,3	0,5
4	194х8	1,3	3120	3040	25	1,20	3,25	0,6
5	168х8	1,22	3200	3130	26,5	1,22	3,4	0,65
6	219х9	1,3	3180	3110	23,5	1,16	3,35	0,40
7	146х7	1,2	2960	2905	23	1,14	3,2	0,45
8	168х7	1,24	2890	2835	22	1,18	3,15	0,55
9	178х8	1,26	3045	3000	24,5	1,20	3,45	0,5
10	194х9	1,27	3135	2990	26	1,18	3,55	0,6
11	146х7	1,2	3065	3005	26	1,24	3,1	0,65
12	140х7	1,25	2790	2745	27,5	1,26	3,5	0,40
13	178х8	1,23	2860	2810	25	1,18	3,3	0,45
14	168х8	1,25	2920	2865	25,5	1,20	3,25	0,55
15	146х7	1,28	2820	2765	26	1,22	3,4	0,5
16	194х9	1,15	3095	3040	24	1,16	3,35	0,6
17	146х7	1,14	3110	3055	22,5	1,14	3,2	0,65
18	219х10	1,15	3165	3110	21,5	1,14	3,15	0,40
19	140х6	1,15	2840	2790	26	1,20	3,45	0,45
20	146х7	1,18	2970	2915	23	1,18	3,55	0,55
21	168х9	1,13	3220	3160	27	1,24	3,1	0,5
22	194х9	1,16	3275	3210	28	1,26	3,5	0,6
23	178х10	1,13	3055	3005	24	1,18	3,3	0,65