
- •Горно-геологические условия бурения скважины
- •1Обоснование конструкции скважины
- •3. Расчет эксплуатационной обсадной колонны
- •3.1 Расчет внутренних и наружных давлений Расчет внутренних давлений
- •Расчет наружных давлений
- •3.2 Расчет наружных и внутренних избыточных давлений Расчет наружных избыточных давлений
- •3.1 Расчет внутренних и наружных давлений Расчет внутренних давлений
- •Расчет наружных давлений
- •3.2 Расчет наружных и внутренних избыточных давлений Расчет наружных избыточных давлений
- •3.3 Расчет эксплуатационной колонны Хвостовик d 168мм
- •Эксплуатационная колонна d 245мм
- •О4. Расчет цементирования эксплуатационной колонны
- •6. Список литературы
О4. Расчет цементирования эксплуатационной колонны
С целью предупреждения перетоков между пластами, упрочнения стенок скважины и изоляции нефте-газо-водоносных горизонтов затрубное пространство между обсадными колоннами и стенками скважины перекрывается цементным раствором.
Цементирование колонны осуществляется в одну ступень.
1. Определяем средний внутренний диаметр обсадной колонны:
(13)
где
– внутренний диаметр i
секции обсадной колонны, м.;
– длина i
секции, м.
2. Определяется объем цементного раствора:
(14)
где: К1 – коэффициент заполнения каверн, К1 = 1,2;
h – высота цементного стакана, м;
Н – высота подъема цементного раствора, м;
d – диаметр долота, м;
D – наружный диаметр обсадной колонны, м.
3. Определяем количество сухого цемента для приготовления 1 м3 цементного раствора:
(15)
где
– плотность сухого цемента, кг/м3.
Для обычных тампонажных цементов
плотность сухого цемента 3100-3200 кг/м3.
– плотность воды,
кг/м3.
– водоцементное
отношение, принимается 0,44 по данным на
строительство скважин на Ванкорском
месторождении.
кг
4. Определяем плотность цементного раствора:
(16)
5. Определяем количество цемента и воды для приготовления цементного раствора:
(17)
(18)
6. Определяем количество сухого цемента с учетом потерь при затаривании:
(19)
где
– коэффициент, учитывающий потери
сухого цемента при затаривании
цементно-смесительных машин и при
приготовлении цементного раствора,
.
7. Определяем количество цементно-смесительных машин:
(20)
где
– вместимость бункера цементно-смесительной
машины, для обычного тампонажного
цемента
8. Определяем количество продавочной жидкости:
(21)
где
– глубина спуска обсадной колонны, м.;
– коэффициент,
учитывающий сжатие продавочной жидкости
за счет наличия в ней пузырьков воздуха,
9. Определяем наибольшее рабочее давление в конце цементирования:
(22)
где
– давление за счет разности плотностей
цементного и глинистого растворов, МПа:
(23)
– давление от
гидравлических сопротивлений при
движении продавочной жидкости в трубах,
МПа:
(24)
где
– скорость движения продавочной жидкости
в трубах, м/с
(25)
где
– скорость движения промывочной жидкости
и цементного раствора в затрубном
пространстве, для качественного
цементирования эта скорость должна
быть 1,5 – 2,5 м/с
для эксплуатационных колонн;
– коэффициент,
характеризующий характер движения
жидкости в трубах, определяется в
зависимости от критерия Рейнольдса.
(26)
где
– структурная вязкость продавочного
раствора, МПа*с;
– динамическое
напряжение сдвига продавочного раствора,
Па.
т.к.
,
то
(27)
Тогда:
– давление от
гидравлических сопротивлений при
движении промывочной жидкости в затрубном
пространстве, МПа:
(28)
где
– коэффициент, характеризующий характер
движения промывочной жидкости в затрубном
пространстве, определяется в зависимости
от критерия Рейнольдса.
(29)
т.к.
,
то
(30)
Тогда:
– давление от
гидравлических сопротивлений при
движении цементного раствора в затрубном
пространстве, МПа:
(31)
где
– коэффициент, характеризующий характер
движения цементного раствора в затрубном
пространстве, определяется в зависимости
от критерия Рейнольдса.
(32)
где
– структурная вязкость цементного
раствора, МПа*с;
– динамическое
напряжение сдвига цементного раствора,
Па.
т.к.
,
то
(33)
Тогда:
Находим наибольшее рабочее давление в конце цементирования:
10. Максимальное давление при цементировании:
(34)
где
– повышение давления при посадке пробки
на кольцо «стоп»,
11. Допустимое время цементирования:
(35)
где
– время начала схватывания цементного
раствора.
12. Определяем время закачивания цементного раствора одним агрегатом:
Для определения времени закачивания цементного раствора необходимо знать гидравлическое сопротивление в скважине в начальный период цементирования:
(36)
где
– гидравлические сопротивления в
затрубном пространстве при движении
промывочной жидкости, МПа.
(37)
т.к. Ргидр < Ра, где Ра - давление, развиваемое цементировочным агрегатом на высшей скорости, то закачивание цементного раствора можно производить на высокой скорости.
Тогда время закачивания цементного раствора одним агрегатом:
(38)
где
– производительность ЦА, л/с.
13. Определяем время продавки цементного раствора
Для определения времени продавки необходимо знать объемы продавочной жидкости.
Время продавки:
(39)
14. Определяем общее время закачивания и продавки цементного раствора
(40)
где
– время закачки цементного раствора;
– время продавки
цементного раствора
15. Количество цементировочных агрегатов, исходя из времени цементирования
(41)
Следует дополнительно предусмотреть не менее двух ЦА: один из них для подачи воды, а другой запасной, на случай выхода из строя рабочих ЦА.