Задание 2. Контрольная работа 2 Расчет одноступенчатого способа цементирования обсадной колонны
 Скачать 341.01 Kb.
|
|
Контрольная работа №2 Расчет одноступенчатого способа цементирования обсадной колонны Цель расчета – определить потребное количество материалов для цементирования обсадной колонны, цементировочной техники и время цементирования. Данные для расчета принимаются из контрольной работы №1. Н = lэ. Схема расчета приведена на рис.1.  Рис.2 Н – глубина скважины, Н1 – высота подъема цементного раствора за колонной, м, 2/3 H. h – высота цементного стакана в колонне, м. h = 10÷20 м, Дд – диаметр скважины по долоту, м Дн – наружный диаметр обсадной колонны, м d – внутренний диаметр обсадной колонны, м 1 – цементный раствор, 2 – продавочная жидкость, 3 – промывочная жидкость. 1. По ГОСТ 1581-75 выбирается тип цемента в зависимости от температур скважины:  = (2200 *3) / 100 = 66 °Сгде: 3.0 – геотермический градиент, *С/100 м; H – глубина скважины, м. Основываясь на полученной температуре и ГОСТ 1581-75 выбираем портландцемент тампонажный марки Д0-50 для «горячих» скважин. Тсхв = 1.75 час. Время схватывания принятого типа цемента 1. Определяется количество цементного раствора, необходимого для цементирования скважины: Vц.р. = k1·[π/4·(Дд² – Д н²)·Н1 + π/4·d²·h]= 1,01× [3,14/4 × ( (0,151)² - (0,114)² ) ×2200 ×0,67 + 3,14/4×(0,104)² ×10] = 11,77 м3. где: k1 – коэффициент, учитывающий потери цементного раствора в процессе его приготовления, k1 = 1,01 ÷ 1,05. 2. Количество сухого цемента, необходимого для приготовления цементного раствора, определяется по формуле: Qц = q · vц.р. 1,22 × 11,77 = 14,36 т где: q – количество сухого цемента,. необходимого для приготовления 1 м3 цементного раствора, q =  = (3,15 ×1) / (1 + 0,5×3,15) = 1,22 т/м3,где:  - плотность сухого цемента, т/м3.- (из практики = 3,15 т/м3), - плотность воды, т/м3, = 1 т/м3,m – водоцементное отношение, m = 0,5. 3. Объем воды, необходимый для приготовления цементного раствора, равен: Qв = Qц·m/ = 14,36×0,5 / 1 = 7,18 м34. Объем продавочной жидкости для цементирования: Vпр.ж. = k2 π/4·d² ( H – h ) = (1,03×3,14) /4×(0,104)² × (2200 – 10) = 10,58 м3 где: k2 – коэфициент, учитывающий сжатие продавочной жидкости при увеличении давления, k2 = 1,03 + 1.05. 5. Определяется давление, обусловленное гидравлическими сопротивлениями по эмпирической формуле Мищенко- Бакланова: Рr = 0,01 Н + 8, бар (при ЦА =1), ЦА – число цементированных агрегатов. Обычно ЦА >2. Рr = 0,02 H + 16, бар (при ЦА ≥ 2) Возьмём ЦА = 3, тогда: Рr = 0,02 H + 16 = 0.02×2200 +16 = 60 бар 6. Определяется максимальное давление на устье в процессе цементирования:  = Рг + (ρц.р. - ρпром.ж.) Н1/10 = 60 + (1,76 – 0,98) × 0,67 ×2200 / 10 = 174,97 кг/см =17,5 МПаРг = [кг/см2], Н1 = [м], ρц.р., ρпром.ж. = [г/см3]. ρц.р. ≠ ρц( (п.3) взять ρц.р.= 1760 кг/м3 или ρц..р = 1,760 г/см3. Т.к. в задании иного не указано, то промывочную жидкость берем на нефтяной основе, ρпром.ж = 980 кг/м3 7. По максимальному устьевому давлению выбирается тип цементировочного агрегата (по таблице [2]), при этом должно выполняться условие: РmaxЦА ≥ Руст.max для ЦА – 320М Pmax Ц.А = 32 ΜПа 3 ЦА - 400 Pmax Ц.А. = 40 ΜПа Т.к. 32 МПа > 17.5 МПа , то имеет смысл выбрать агрегат ЦА – 320М. 8. Количество цементировочных агрегатов определяется по формуле:  = v·π/4( Дд² – Дн²) /  = 1,5 ×3,14/4 ( (0,151)² - (0,114)² ) / 5,2 ×  = 2,22Принимаем количество цементировочных агрегатов: 2 где: v – скорость восходящего потока наибольшего количества цементного раствора в затрубном пространстве. v = 1,5 ÷ 2,0 м/сек, – максимальная производительность цементировочного агрегата ( табл.[2]). qmax у ЦА-320М = 5,2 · 10-3 м3/с qmax у 3ЦА-400 = 6,6 · 10 м3/с 9. Принимается тип цементосмесительной машины (по таблицам) и определяется их количество. В связи с отсутствием необходимых таблиц в данной методичке, выбираем цементосмесительную машину 2СМН – 20.  = Qц / Qб = 14,36 / 20 = 0,718Принимаем количество цементосмесительных машин: 1 где: Qб – емкость бункера машины, т. Qб = 20т для цементосмесительной машины 2СМН - 20 10. Определяется время закачки цементного раствора в колонну:   где:  = (q4 +q3) /2 = (11.9× + 7.9× ) /2 = 0,01 м3/секq4 – максимальная производительность цементировочного агрегата, м3/сек, [2]. q4 у ЦА- 320 М = 11,9 · 10-3 м3/с q4 у ЦА- 400 = 19,5 · 10-3м/с q3 - производительность цементировочного агрегата на предыдущей скорости, м3/сек, принимается из таблиц.[2] q3. у ЦА-320М = 7,9 · 10-3 м3/с q3 у 3ЦА400 = 14,1 · 10-3 м3/с 11. Определяется время продавки цементного раствора за колонну:  где  – средняя производительность цементировочного агрегата при продавке, м3/сек, = (q1 + q2) / 2 = (2,9 · + 5,2 · ) /2 = 0,004 м3/секq1 – производительность 1ЦА на 1 скорости. [2] q1 у ЦА-320М = 2,9 · 10-3 м3/с q1 у 3ЦА 400 = 6,6 · 10-3м3/с q2 – производительность 1ЦФ на 2 скорости [2] q2 у ЦА- 320М + 5,2 · 10 –3 м3/с q2 у 3ЦА-400 = 9,5 · 10 –3 12. Общее время цементирования равно: Тобщ. = Тзак. + Тпрод. = 0,16 +0.43 = 0,59 час 13. Необходимое условие цементирования: Тобщ. ≤ 0,75 Тсхв. 0.59  0,75 0,59 1,31Tсхв — время схватывания цементного раствора (Tсхв = 1,75 час). Неравенство выполняется, количество цементировочных агрегатов корректировать не требуется. Результаты расчета сводятся в таблицу 5. Таблица №5
|