Расчет цементирования эксплуатационной колонны

 

 

1 Определяем объем цементного раствора:

 

(38)

V_ц = 0.785 [(Д²_скв - Д²_эк) х l₃ + d²_эк х h_ст], м³

 

2 Определяем объем гельцементного раствора:

(39)

V_г.ц. = 0.785 [(Д²_скв - Д²_эк) х (l₂ - 100) + (Д²_квн - Д²_эк) х 100], м³

 

3 Определяем массу сухого цемента:

 

(40)

где:

т - водоцементное отношение;

r_ц.р. - плотность цементного раствора, кг/м³;

 

4 Определяем массу сухого гельцемента:

 

(41)

 

 

5 Определяем объем воды для затворения цемента:

 

(42)

 

6 Определяем объем воды для затворения гельцемента:

 

 

(43)

 

 

7 Определяем суммарный объем цементного и гельцементного раствора:

 

(44)

 

8 Определяем общую массу цемента и гельцемента:

(45)

 

 

9 Определяем общий объем воды:

 

(46)

 

10 Определяем необходимый объем продавочной жидкости:

 

(47)

 

 

11 Определяем давление, возникающее за счет разности плотностей

бурового и тампонажного растворов в колонне и за колонной:

 

(48)

 

12 Определяем давление, затрачиваемое на преодоление гидравлических сопротивлений:

 

(49)

Рг = 0.001L + 0.8,МПа – для скважин L< 1500м

(50)

Рг = 0.001L + 1.6,МПа – для скважин L >1500м

 

 

13 Определяем давление на цементировочной головке в конце продавки:

 

(51)

 

14 По величине Рк выбираем тип цементировочного агрегата из условия:

По величине Рк выбираем ЦА – 320М с диаметром втулок – 127 мм.

 

Таблица 16 – Технические данные ЦА – 320М

 

Передача	Давление, МПа	Подача, м3/с
	18,5 10,7 7,0 4,7	0,0049 0,0087 0,0133 0,02

 

(52)

Если 3.69 < 4.7, то весь цементный раствор закачивают на 5 скорости.

 

15 При закачке цементного раствора в скважину наступит такой момент, когда уровни цементного раствора в колонне и за колонной будут одинаковы:

 

(53)

 

(54)

 

(55)

 

(56)

 

(57)

 

16 Определяем высоту столбов и объемы продавочной жидкости, закачиваемые на различных скоростях:

 

Проводку начинаем на той скорости, на которой закончили закачку цементного раствора.

(58)

 

 

(59)

 

(60)

 

(61)

 

На эти высоты будут закачены соответствующие объемы продавочной жидкости.

(62)

(63)

 

 

(64)

 

(65)

 

 

17 Определяем время цементирования при условии работы одного цементировочного агрегата:

(66)

 

(67)

 

(68)

 

 

(69)

 

 

При проведении процесса цементирования в расчетах принимается дополнительное время на прочие работы 10 – 15 мин.

 

 

Общее время цементирования:

(70)

 

18 Необходимое количество цементосмесительных маши

 

(71)

 

19 Количество цементировочных работающих агрегатов:

 

 

Расчет цементирования эксплуатационной колонны выполнен на ЭВМ

 

Расчет цементирования эксплуатационной колонны
	Исходные данные:
Ррmax максимальное давление =		МПа
Dэ.к. диаметр эксплуат. колонны =	0,168	м
Нцр высота столба цем. раствора.=		м
Dдол диаметр долота =			0,22	м
bэ стенка экс.колонны. =			0,0085
bк стенка кондуктора =			0,0095	м
hc цементный стакан =				м
Нгцр высота столба гельцементного раствора=		м
Dкон диаметр кондуктора =		0,245	м
ρпр плот. продав. жидкости =			кг/м3
ρгцр плотн. Гельцем.=				кг/м3
ρцр плотность цемента =				кг/м3
ρбр плотн. Бур. Раствора.=			кг/м3
mц =				0,5
mгц =
Но глубина скв. по вертикали =			м
h растояние от устья до гельцемента =		м
L глубина скв.по стволу. =			м
Hk длина кондуктора=				м
	Определяем объем цементного раствора:
	Vцр =	13,01	м3
	Дск =	0,275	м
	dэ =	0,151	м
	Определяем необходимый объем гельцементного раствора:
	Vгцр =	55,16	м3
	dk =	0,226	м
	Определяем массу сухого цемента:
	Gц =	16847,05	кг
	Определяем массу сухого гельцемента:
	Gгц =	43725,41	кг
	Определяем объем воды для затворения гельцемента:
	Vвц =	8,423523	м3
	Определяем объем воды для затворения гельцемента:
	Vвгц =	43,73	м3
	ρв =		кг/м3
	Определяем суммарный объем цементного и гельцементного растворов:
	Vобщ =	68,17	м3
	Определяем общую массу цемента и гельцемента:
	Gобщ =	60572,46	кг
	Определяем общий объем воды:
	Vвобщ =	52,15	м3
	Определяем необходимый объем продавочной жидкости:
	Vпр=	46,80	м3
	Δ =	1,05
	dэср2 =	0,151	м
	Определяем давление, возникающее за счет разности плотностей
	бурового и тампонажного растворов в колонне и за колонной:
	Рρ =	8,25	МПА
	g =	9,8	м/с
	Определяем давление, затрачиваемое на преодоление
	гидравлических сопротивлений:
	Рг =	4,11	МПа	L > 1500м
	Определяем давление на цементировочной головке
	в конце продавки:
	Рк =	12,36	МПа
	Выбираем тип цементировочного агрегата из условия:
	Выбираем агрегат ЦА 320М с диаметром втулки127мм.
Весь раствор закачиваем на V-й скорости. Сопоставляя величину Рг
с характеристикой агрегата, выбираем скорость закачки
цементного раствора:
	Определяем момент при закачке цементного раствора в скважину,
	когда уровень цементного раствора в колонне и за колонной
	будет одинаковый:
	ho =	946,29	м
	F =	0,0179	м2
	Fk =	0,037	м2
	Lo =	1563,71	м
	ao =	112,26	МПа
После закачки цементного раствора начинают его продавку в затрубное
	пространство.
	Определяем высоты столбов и объемы продавочной жидкости,
	закачиваемые на разных скоростях:
	hпр V =	1629,94	м
	hпр IV =	258,19	м
	hпр III =	415,35	м
	hпр II =	186,53	м
		2490,00
На эти высоты будет закачаны соответствующие объемы продавочной
жидкости:
	Vпр V =	30,63	м3
	Vпр IV =	4,85	м3
	Vпр III =	7,81	м3
	Vпр II =	3,51	м3
		46,80
Суммарный объем продавочной жидкости должен быть равен объему
	определенному в п. 10
	?v пр =	46,796	м3	= Vпр
	Определяем время цементирования при условии работы одного
	цементировочного агрегата:
	tv =	4939,93	с
	tlv =	364,84	с
	tlll =	897,24	с
	tll =	715,41	с
При проведении процесса цементирования в расчетах принимается
дополнительное время на прочие работы, tдоп, 10 - 15 мин.
	T =	6932,41	с =	115,54	мин
	tдоп =		мин
	Определяем необходимое количество цементировочных машин:
	Для гельцемента:
	m =			шт
	Для цемента:
	m =			шт
	Vбункера =	14,5	т.
	Определяем количество цементировочных агрегатов:
	n =		шт
	Техническая характеристика ЦА-320М
	передача	давление МПа	подача л/с
	II			18,5	0,0029	0,004	0,0049
	III		13,4	10,7	0,0052	0,007	0,0087
	IV	11,7	8,7		0,0079	0,0107	0,0133
	V	7,8	5,8	4,7	0,0119	0,0161	0,02