2.9.4 Гидравлический расчет цементирования

Гидравлический расчет цементирования произведем на ЭВМ (программа ZEMENT). По результатам расчета строим график расчета давлений на цементировочной головке (рисунок 2.11).

При продавливании тампонажного раствора в заколонное пространство должны выполняться условия

; (2.76)

, (2.77)

где , – давление в кольцевом пространстве на забое скважины;

– гидродинамическое давление, обусловленное движением жидкости в кольцевом пространстве;

– гидростатическое давление в кольцевом пространстве;

– гидродинамическое давление, обусловленное движением жидкости в обсадной колонне;

– давление на цементировочной головке;

– допустимое давление, развиваемое насосом цементировочного или насосного агрегата при заданном диаметре втулок.

Рисунок 2.9 – График давления на цементировочной головке в процессе закачки раствора.

Из графика следует, что закачка буферной жидкости производится одним цементировочным агрегатом ЦА-320 на IV скорости. Закачка 27 м³ облегченного цементного раствора осуществляется четырьмя агрегатами

ЦА-320 на IV скорости с подачей 9,65. Затем 27 м³ ОЦР закачиваем пятью агрегатами на IV скорости с подачей 9,65. Цементный раствор закачивается четырьмя агрегатами на IV скорости с подачей 9,45. Затем двенадцатый

ЦА-320 на IV скорости начинает продавку продавочной пробки (2 м³ продавочной жидкости). Далее 14 м³ продавливаются четырьмя агрегатами на IV скорости. Далее продолжаем продавку 18 м³ четырьмя агрегатами на III скорости, далее 8 м³ семью агрегатами на третей скорости. Последние 2 м³ продавливаем одним агрегатом на I скорости для предупреждения порыва колонны от гидравлического удара при посадке разделительной пробки на «стоп» кольцо.

Если разность гидростатических давлений жидкостей, находящихся в обсадной колонне и в кольцевом пространстве, в какой-то момент времени окажется меньше гидродинамических потерь давления в трубах и кольцевом пространстве, на устье скважины (на цементировочной головке) возникнет вакуум. Последнее может вызвать подсос воздуха через негерметичности в соединениях труб и, как следствие, образование пустот в цементном камне за колонной.

Определение времени цементирования

В соответствии с рассчитанными режимами работы цементировочной техники, определяется планируемое время цементирования,

; (2,78)

где – объем цементного раствора, закаченного в скважину при расходе Q_i;

– объем продавочной жидкости, закаченной в скважину при расходе Q_i;

– расход при закачке буферной жидкости;

– объем буферной жидкости.

Оно не должно превышать 75% от времени прокачиваемости тампонажного раствора.

Таким образом, процесс цементирования эксплуатационной колонны производится с обеспечением всех технологических требований. График работы тампонажной технике представлен на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 - График работы тампонажной техники при цементировании