Отчет по практической работе
«Расчет и обоснование параметров цементирования эксплуатационной колонны»
Выполнил: студент гр. З – 2Б3Б _______________________ Уткин И.С.
Проверил: к.т.н. Ковалев А.В.
Томск – 2018
Обоснование способа цементирования
Проверяется условие недопущения гидроразрыва пластов или поглощения раствора по формуле:
Pгс кп + Ргд кп ≤ 0,95*Pгр, (1.1)
где Pгс кп – гидростатическое давление в кольцевом пространстве, МПа;
Ргд кп – гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве, МПа;
Pгр – давление гидроразрыва пород на забое скважины, МПа. Согласно геологическим данным Pгр = 48.26МПа.
Гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве Ргд кп определяются по формуле:
, (1.2)
Pгд кп = 0.22 МПа.
Гидростатическое давление составного столба жидкости в кольцевом пространстве Pгс кп определяется по формуле:
, (1.3)
Pгс кп = 35.6 МПа.
Производим сравнения давлений по формуле 1.1:
35.6 МПа ≤ 45.8 МПа,
Условия недопущения гидроразрыва пластов выполняется, принимается решение использовать прямое одноступенчатое цементирование.
2. Расчет объёмов буферной жидкости, тампонажного раствора и продавочной жидкости
Объем буферной жидкости для цементирования эксплуатационной колонны зависит от времени контакта для эффективной очистки затрубного пространства от бурового раствора и определяется по формуле:
, (2.1)
где Vкп – скорость восходящего потока, м/с (2 м/с);
t – время контакта, с (в соответствии с РД 39-00147001-767-2000 принимается равным 550с при турбулентном течении).
Vб.ж = 13.8 м3.
Объём тампонажного раствора VТР (в м3) определяется как сумма объёма кольцевого пространства в межтрубном пространстве (кондуктор – эксплуатационная колонна), объёма кольцевого пространства между стенками скважины и наружными стенками обсадной колонны с учётом коэффициента кавернозности и объёма цементного стакана, который оставляют в колонне:
|
Vтр = π∙ [(D2эк д ∙kсрвзв – D2эк н)∙(L – Lк) +
(D2к вн – D2эк н)∙ (Lк –L1) + d2эк вн 1∙lст] / 4, (2.2)
VТР = 23.9 м3;
Объем тампонажного раствора нормальной плотности:
VТР.норм. = 2.6 м3;
Объем облегченного тампонажного раствора:
VТР.обл = 21.3 м3.
Объём продавочной жидкости Vпрод (м3), расчет выполняется по формуле:
Vпрод = kпрод ∙π ∙[(d2эк вн ∙L – d2эк вн 1∙hст] / 4, (2.3)
Vпрод = 23.2 м3.
Определение необходимых количеств компонентов буферной жидкости и тампонажного раствора
Расчет количества компонентов сухой тампонажной смеси и жидкости для её затворения производят с учётом водоцементного отношения и оптимальной плотности цементного раствора.
1. Цемент для приготовления облегченного тампонажного раствора:
- Диапозон температур в интервале закачки облегченного тампонажного раствора (2670-680): 90-390С.
- Плотность облегченного тампонажного раствора рТРобл = 1400 кг/м3.
- Согласно данным регламентирующих выбор тампонажного цемента:
тип цемента: ПЦТ - III - Об (4-6) – 100.
- Рекомендуемое водоцементное отношение: m = 0.85.
- Плотность сухого цемента, кг/м3: 2700-2900.
Определяем массу сухого тампонажного материала (в тоннах) для приготовления требуемого объема облегченного тампонажного раствора по формуле:
Gсух.обл = (Kц ∙ ρтр ∙ Vтр∙10–3) / (1 + m), (3.1)
Gсух.обл = 16.6 т.
Полный объем воды для затворения общей массы сухого тампонажного материала (в м3) определяется по формуле:
|
Vв = Кв∙Gсух∙m, (3.2)
Vв.обл=15.3 м3.
2. Цемент для приготовления тампонажного раствора нормальной плотности:
- Диапозон температур в интервале закачки тампонажного раствора нормальной плотности: (2670-2465м): 97-900С.
- Плотность тампонажного раствора нормальной плотности рТРнорм = 1900 кг/м3.
- Согласно данным регламентирующих выбор тампонажного цемента:
тип цемента: ПЦТ - II - 100.
- Рекомендуемое водоцементное отношение: m = 0.485.
- Плотность сухого цемента, кг/м3: 3120.
Масса сухого тампонажного материала (в тоннах) для приготовления требуемого объема тампонажного раствора нормальной плотности:
Gсух.норм = 3.5 т.
Полный объем воды для затворения общей массы сухого тампонажного материала (в м3): Vв.норм=1.8 м3.
По опыту цементировочных работ в рецептуру тампонажных растворов необходимо включать Нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ), являющейся добавкой, повышающей время загустевания тампонажного раствора. Рекомендуемый расход НТФ составляет 0,41 кг/м3.
В качестве буферной жидкости рекомендуется использовать водные растворы материалов буферных порошкообразных «МБП-СМ» (обладает хорошей моющей способностью) и «МБП-МВ» (обеспечивает улучшенный смыв глинистой корки со стенок скважин) в пропорции 1 к 4 по объему буферной жидкости. Причем расход «МБП-СМ» составляет 70 кг/м3, а «МБП-МВ» – 15 кг/м3. (Расчет представлен в табл.1.)
Таблица 1 - Количество составных компонентов тампонажной смеси