Определение необходимых количеств компонентов буферной жидкости и тампонажного раствора

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:

P_{гс кп} + Р_{гд кп} ≤ 0,95*P_гр, (1.1)

где P_{гс кп} – гидростатическое давление в кольцевом пространстве, МПа;

Р_{гд кп} – гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве, МПа;

P_гр – давление гидроразрыва пород на забое скважины, МПа. Согласно геологическим данным P_гр = 48.26МПа.

Гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве Р_{гд кп} определяются по формуле:

, (1.2)

P_{гд кп} = 0.22 МПа.

Гидростатическое давление составного столба жидкости в кольцевом пространстве P_{гс кп} определяется по формуле:

, (1.3)

P_{гс 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 V_кп – 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).

V_б.ж = 13.8 м³.

Объём тампонажного раствора V_ТР (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:

V_тр = π∙ [(D²_{эк д} ∙k_срвзв – D²_{эк н})∙(L – L_к) +

(D²_{к вн} – D²_{эк н})∙ (L_к –L₁) + d²_{эк вн 1}∙l_ст] / 4, (2.2)

V_ТР = 23.9 м³;

Объем тампонажного раствора нормальной плотности:

V_{ТР.норм.} = 2.6 м³;

Объем облегченного тампонажного раствора:

V_ТР.обл = 21.3 м³.

Объём продавочной жидкости V_прод (м³), расчет выполняется по формуле:

V_прод = k_прод ∙π ∙[(d²_{эк вн} ∙L – d²_{эк вн 1}∙h_ст] / 4, (2.3)

V_прод = 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 р_ТРобл = 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:

G_{сух.обл} = (Kц ∙ ρтр ∙ Vтр∙10–3) / (1 + m), (3.1)

G_{сух.обл} = 16.6 т.

Полный объем воды для затворения общей массы сухого тампонажного материала (в м³) определяется по формуле:

V_в = К_в∙G_сух∙m, (3.2)

V_в.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 р_ТРнорм = 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:

G_{сух.норм} = 3.5 т.

Полный объем воды для затворения общей массы сухого тампонажного материала (в м³): V_в.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