Расчет цементирования эксплуатационной колонны

Применяется одноступенчатое цементирование 252−2907м Диаметр колонны D_н=146 мм, Спущенной на глубину L=2907 м, Диаметр скважины равен D_скв=216 мм, Высота подъема цементного раствора от забоя Н = 2655 м, Высота цементного стакана h=20 м, Плотность цементного порошка _с.ц=2823 кг/м³,.

Коэффициент увеличения ствола скважины K_v=1,5, Водоцементное отношение m=0,5.

Определяется средний внутренний диаметр обсадной колонны:

Определяется объем цементного раствора:

=.

Определяется количество сухого цемента для приготовления 1 м³ цементного раствора:

Определяется плотность цементного раствора:

P = (1 + m) • q = (1 + 0,5) • 1215,68 = 1823,52 кг/м³

Определяется количество цемента и воды для приготовления цементного раствора:

Определяется количество сухого цемента с учетом потерь при затаривании:

Определяется количество цементно-смесительных машин:

Определяется количество продавочной жидкости:

Определяется гидростатическое давление за счет разности плотностей цементного и глинистого растворов:

Определяется скорость движения продавочной жидкости в трубах:

Определяется критерий Рейнольдса и коэффициент, характеризующий характер движения продавочной жидкости в трубах:

так как 2642 2300, то.

Определяется давление от гидравлических сопротивлений при движении продавочной жидкости в трубах:

Определяется критерий Рейнольдса и коэффициент, характеризующий движение промывочной жидкости в затрубном пространстве:

так как 6166.7 1600, то.

Определяется гидравлическое сопротивление при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве:

Определяется критерий Рейнольдса и коэффициент, характеризующий движение цементного раствора в затрубном пространстве:

так как 2523,6 больше1600, то.

Определяется гидравлическое сопротивление при движении цементного раствора в затрубном пространстве:

Определяется наибольшее рабочее давление в конце цементирования:

Определяется максимальное давление при цементировании:

Из полученного Р_max видно, что для проведения цементирования можно использовать ЦА-320М, техническая характеристика которого приведена в табл.

Таблица 4.

Определяется допустимое время цементирования:

Определяются гидравлические сопротивления в затрубном пространстве при движении промывочной жидкости:

Определяется гидравлическое сопротивление в скважине в начальный период цементирования:

так как Р_гидр = 3,38 МПа меньше Р₂^v 4,0 (в таблице), то закачивание цементного раствора можно сразу начать на 5 скорости.

Время закачивания цементного раствора одним агрегатом:

Определяется время продавки цементного раствора.

Для определения времени продавки цементного раствора вначале определяются гидравлические сопротивления в конце цементирования:

Определяются длины столбов продавочного раствора в трубах, закачиваемые цементировочным агрегатом на различных скоростях:

где F_з.п. и F_тр. — площадь поперечного сечения затрубного и трубного пространства, м²;

F_з.п. = 0,785 (D²_скв — D²_н) = 0,785 (0,216² — 0,146²) = 0,019 м²;

F_тр. = 0,785 d_вн² = 0,785 0,132² = 0,0137 м²;

Длину столба продавочной жидкости на второй скорости принимаем равной Определяются объемы продавочной жидкости, закачиваемые цементировочным агрегатом на различных скоростях:

Определяется время продавки цементного раствора:

Определяется общее время цементирования:

Т=111,4+70=181,4мин.

15. Определяется количество цементировочных агрегатов:

n=181/79=2 ЦА Так как при цементировании работают 5 цементно-смесительных машин, то необходимо минимально принять пять цементировочных агрегатов. Еще необходимо предусмотреть один ЦА для подачи воды и один ЦА как запасной. Итого, необходимо принять 7 ЦА, их них 5 — рабочих.

16. Определение фактической скорости восходящего потока цементного раствора при пяти рабочих ЦА:

Таким образом, для организации процесса цементирования эксплуатационной колонны диаметром 146 мм, спущенной на глубину 2907 м, при подъеме цементного раствора до глубины 252 м необходимо 77,5 т цемента, пять цементно-смесительных машин типа СМН-20, 41,46 м³ промывочной жидкости плотностью 1120 кг/м³ и семь цементировочных агрегатов типа ЦА — 320 М.