Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

261

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

16.86 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 3536 / 5136 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 > Следующая >>>

Режим работы
		Скорость
Максимальная	произво-	II
дительность		III
		IV
Максимальное	давление	V
Максимальное	давление	II
		III

ходов мин1в ;		П р о д о л ж е н и е			табл . 71
ходов мин1в ;	d= 115 мм			d = 127 мм
двойныхЧисло поршнянасоса	d= 115 мм			d = 127 мм
двойныхЧисло поршнянасоса	а		Давление, 2СМ/КГС	мин’/м		Давление, *см/кгс
	Подача			Подача
	В
	S	л/с			л/с
	а	л/с			л/с
28	0,247	4,1	225	0,306	5,1	182
54	0,475	7,9	117	0,590	9,9	95
97	0,855	14,2	65	1,060	17,6	52
125	1,100	18,3	50	1,370	22,8	40
27	0,238	3,9	230*	0,296	4,9	185 *
41	0,362	6,0	134	0,447	7,5	109
73	0,644	10,7	75	0,800	13,3	61
94	0,830	13,8	59	1,030	17,1	47

* При таком давлении допустима кратковременная работа.

Т а б л и ц а 72,

Характеристика ЗЦА-400

Скорость

III IV

ходов в 1 мин	d = 100		мм	d= 115		мм	d= 127 мм
двойныхЧисло поршнянасоса	я		Давление, 2см/кгс	я		Давление, 2см/кгс	я		Давление, 2см/кгс
	Подача			Подача			Подача
	В			В			В
	S	л/с		в	л/с		1	л/с
		л/с		а	л/с		1	л/с
							Щ
53,4	0,390	6,5	400	0,516	8,60	305	0,775	11,25	232
76,2	0,576	9,6	270	0,762	12,7	205	0,966	16,10	163
112,5	0,852	14,2	182	1,122	18,7	138	1,428	23,80	110
156,0	1,182	19,7	131	1,560	26,0	100	1,980	33,00	79

Сравнивая рг с давлением, развиваемым насосом агрегата, видим,

что р г > р у	и	рг < р1У.	Значит,	закачку цементного раствора
начинаем на	IV	скорости	(91,5 > 8 0	> 7 0 ).
Определяем,		сколько	цементного	раствора будет закачано на

IV и V скоростях.

Высота столба цементного раствора, который необходимо зака чать на IV скорости, равна

k i v	Ю (Рг Р у )
V p “	Т ц - Р - Т г л . р ’

350

где р у — давление, создаваемое насосом агрегата на V скорости

(см. табл. 70).

hiy	10.(80-70)	\ по	м.
“ ц. р	1,84-1,32		м.
Объем этого раствора	1,84-1,32
Объем этого раствора
n	v р — F s X	v р-

Fвн — площадь поперечного внутреннего сечения колонны.

FBa= 0,785dlH.ер = 0,785 •0,1242 = 0,0121 м2.

р = 0,0121 •192 = 2,32 м3.

Определяем объем цементного раствора, который будет закачан на V скорости,

V I р = F4. р F*vp = 29,2 - 2,32 = 26,88 м3.

Определяем постоянные элементы для дан ной скважины (рис. 56).

,уц-Р

^ в н + ^ з а т р ’

где F3arp — площадь		затрубного			простран
ства в м2,
Fз а т р = 0,785 (Я*Кв -		d\) = 0,785 (0,2382 -
— 0,146а) = 0,0276				м2.
h a ~	0,0121+0,0276		~ 735
l0 — H — h0 —3200 — 735 = 2465					м.	Рис. 56. Схема поло
						Рис. 56. Схема поло
К ^	735	10	1л о	/	,	жений уровней в ко
а — —-----= —=—— = 12,8				м/кгс/см2.		лонне и скважине.
Рр	56,6			'

Сопоставляем значение рк с давлением в насосах агрегата и ви дим, что pK> p IV и рк < р т , т. е. 161,5 > 136,6 > 91,5.

Таким образом, продавку можно закончить на III скорости. Определяем высоту столбов продавочной жидкости, закачива

емой на различных скоростях агрегата:

q p = l0+ а (Ру - рТ) = 2465 +12,8 (70 - 80) = 2337 м.

= а {р1У- р у) = 12,8 (91,5 - 70) = 277 м.

г” 1 = а Срл — р„) = 12,8 (136,6 - 91,5) = 576 м.

Количество продавочной жидкости, закачиваемой на различных скоростях агрегата:

FnP = FBJ„P= 0,0121 •2337 = 28,23 м3

F $ = FB„lip = 0,0121 • 277 = 3,36 м3

351

F # = = 0,0121 • 576 = 6,97 м3

Итого Fnp = 38,56 м3.

С учетом коэффициента сжимаемости

Fnp = 1,03-38,56«#39,8 м3.

Полученная величина совпадает с рассчитанной ранее. Определяем продолжительность цементирования при условии

работы одного агрегата.

Время работы одного агрегата на V скорости

(^ ■ р + ^ ю о о

t y :

qv -60

где qy — производительность агрегата на У скорости в л/с.

	(26,88 + 28,23) 1000	:88,7 мин.
fv	10,35 • 60

Аналогично на остальных скоростях

,	(2,32 + 3,36) 1000	11,76	мин.
I iv —	8,05-60

,	(6,97—1,97)100	18,5	мин.
111	4,50 ■60

1,97 м3 раствора продавливаем на II скорости с целью предупре ждения гидравлического удара.

Hi:	1,97 •	1000	'13,9 мин.
	2,36	-60

Общее время цементирования

Т ~ t y Hv + Ни ■+ Hi — 88,7 +11,76 + 18,5 -+13,9 = 132,86 мин.

С учетом подготовительно-заключительных работ

7’ц = Г + 15 = 132,86 + 1 5 = 148 мин.

Определяем температуру на забое скважины

Паб= Пр+ 0,025#,

где tcр — среднегодовая температура воздуха; Н — глубина сква жины в м.

Паб = 10° + 0,025 •3200 = 90 °С.

Согласно данным табл. 73, необходимо иметь цемент для «горя чих» скважин. Время начала схватывания с момента затворения не менее 1 ч. 45 мин.

352

Т а б л и ц а 73

Характеристика тампонажных портландцементов, затворенных на пресной воде

		Время	Время	Предел
		Время	Время	прочности
Назначение тампонажного	Температура	начала	конца схва	цементного
Назначение тампонажного	Температура	схватывания	тывания	камня
портландцемента	испытания,	с момента	с момента	на изгиб
	°С	затворения,	затворения,	через двое
		ч — мин	ч —мин	суток,
				кгс/см2

Для	«холодных» скважин			22 ± 2	Ss2—00	«£ 10-00	5*27
Для	«горячих»	скважин		75 ± 3	5&1-45	« £ 4 -30	5*62
	П р и м е ч а н и е .		«Холодными» называются скважины,			температура	на забое кото
рых не превышает		+ 4 0	°С; «горячими» называются скважины, температура на забое ко
торых выше + 4 0		“С.

Определяем количество агрегатов. По времени схватывания

ПЦА= 0 ,7 5 ^ + 1’

где — время начала схватывания

ГСЦА :	148	1 = 2 ,8 8	^ 3 ,
	0,75 • 105
По скорости
	^■^затр *1000

ИЦА =		1,

Ч у

где v — необходимая скорость подъема цементного раствора в затрубном пространстве в м/с.

=	2,0 • 0,0276 • 1000		, »	с о /	. »	о о /
=	-------ЩЕ------- +		1 =	5 ,3 4 + 1 =		6,34.
Принимаем 7 ЦА.
Фактическое время цементирования
ф	Т , лг	132,86		> лс	«п .	мин.
1 * =	------- Н 15 =	— -------[-15 =			37,1	мин.
	ИЦ А		Ь
Потребное количество цементосмесительных машин
		£ц	35,8		0	' ‘
	”ЦСМ==~gT = ~ 2 0 ~ ^ 2-

G6 — емкость бункера цементосмесительной машины.

23 Заказ 484

353

Двухступенчатое цементирование

Этот способ цементирования применяется в случае необходимости подъема цементного раствора на большую высоту, при которой мо жет произойти гидравлический разрыв пластов, в случае высоких забойных температур, а также для предотвращения затрубных проявлений во время ОЗЦ в скважинах с аномально высокими пла стовыми давлениями. Двухступенчатое цементирование применяется и тогда, когда в затрубном пространстве предусматривается созда ние прерывистого кольца.

Задача 209. Произвести расчет двухступенчатого цементирования 219-мм промежуточной колонны, спускаемой на глубину 2100 м, если высота подъема цементного раствора — до устья скважины; диаметр долота для бурения под промежуточную колонну 295 мм; удельный вес глинистого раствора 1,2 гс/см3; высота цементного стакана в колонне 20 м; среднегодовая температура воздуха 8 °С. Колонна запроектирована из труб со следующими толщинами сте нок: 7 мм длиной 1620 м; 8 мм длиной 280 м; 9,5 мм длиной 200 м. Коэффициент увеличения ствола скважины 1,1. Кондуктор диамет ром 324 мм (б = 10 мм) спускается на глубину 130 м.

Решение. Принимаем двухступенчатое цементирование с разры

вом во времени. Определяем высоту установки							заливочной муфты
,	Н ц .	р (Yu. р Тгл. р)			2100(1,9 — 1,2)		q^Q м
м _	2 (у ц. p - У рл. р +		0,1)	“	2 (1,9 -1,2 + 0,1)
Удельный вес цементного			раствора при т =				0,45
	_	O + w)		3,15(1 +		0,45)	тс/м3.
Yu. р — 1-)-пгуц				1 +	0,45	-3,15

Таким образом, высота подъема цементного раствора первой ступени Я ; = 919 м, второй ступени Яц = 2100 — 919 = 1181 м.

Расчет цементирования I ступени

Определяем количество цементного раствора

V I P = ^ -[(D lKB- d l ) H i + dlHh] = 0,785 {[(1,1 »0,295)2 —

— 0,21921 •919 + 0,22.20} = 41,7 м3.

Определяем потребное количество сухого цемента

а — 1 v y i _	‘ 41»7 _	с/ 7
1 + т Y u . р ^ ц . р —	1 + 0 , 4 5 ~	•

Определяем количество воды

VB= тСц г±= 0,45 •54,7 = 24,6 м3.

354

Определяем объем продавочной жидкости

F np =	A ^ d 2B„. сР ( # - Л ) .
1620-0,2052+ 200-0,22 + 280-0,2032		п п /оо 2
Ови.ср--------------------	2100-20	U.U42Z м

Fnp = 1,03 -0,785 - 0,0422 (2100-20) = 71 м3.

Определяем конечное давление при цементировании

рг = 0,02Н + 1 6 = 0,02-2100-Ь 16 = 58 кгс/см2.

Рр =	( Ч . v ~ h ) (Yu.P— Ym . р )		(919 —20) (1,9— 1,2)	= 63 кгс/см2,
	10	“	10
	Рк — Рг-^Рр = 58+- 63 = 121 кгс/см2.
По величине рк =		121 кгс/см2	выбираем цементировочный агре
гат ЦА-300 с диаметром втулки 127 мм (см. табл. 70).					данных
Сравниваем рг с давлением насоса ЦА. Как следует из
табл. 70,	р т ^>рг ^>р1У, т. е.		100 >• 58 >> 56.	Значит,	закачку

цементного раствора начинаем на III скорости.

Определим количество раствора, закачиваемого на каждой ско рости, в м столба жидкости

В объемных единицах

Vlnp= FBRh™p= 0,0332 • 28,6 = 0,95 м3.

Fiyp = FBKh™p= 0,0332 •179 = 5,95 м3.

VI р = F„. р - (F‘np + F^p) = 41,7 - 6,9 = 34,8 м3.

FBH= 0,785 •0,0422 = 0,0332 м2.

Определяем постоянные коэффициенты скважины

,________ к ц. P________

0 FBK + Fзатр

Fзатр = -J (D*KB- d l ) = 0,785 (0,3242 —0,2192) = 0,0447 м2.

/0 = Н — h0= 2100 - 536 = 1564 м.

23*

355

Сравниваем рк с давлением насоса ЦА.		Как следует из данных
табл. 70, ри )> рк >	р.и , т. е. 191 )> 121 >	100. Значит продавка
будет закончена на	II скорости насоса.

Определяем количество продавочного раствора, закачиваемого на разных скоростях в м столба жидкости

^пр = 10+ а (ру—рг) = 1564 + 8,2 (43,5 —58) = 1445 м.

Iпр = а (р1У — ру) = 8,2 (56 —43,5) = 102 м.

= а (рП1 —Piy) = 8,2 (100— 56) = 361 м.

l g = а (Рк - р 1п) = 8,2 (121 -1 0 0 ) = 172 м.

Объем этого продавочного раствора

V g = Fml g = 0,0332 • 1445 = 48 м3.

Щ = F * A l = 0,0332 • 102 = 3,39 м3. Fn” = Fmil g = 0,0332 •361 = 12,0 м3.

У?Р = FBHl g = 0,0332 • 172 = 5,71 м3.

Итого 69,1 м3.

С учетом коэффициента сжимаемости

У„р = 1,03-69,1 = 71 м3,

что соответствует вычисленному выше значению количества продавочной жидкости.

Определяем время цементирования при условии работы одного цементировочного агрегата

(Уц. P +	F np) 1°3	_ . (3 4 ,8 + 4 8 ) 103	83 мин.
Чу • 60		16,6-60	83 мин.
Чу • 60		16,6-60
(F uVP+	F np) 10®	(5,95+ 3,39) 103 = 12 мин.
4 i V	• 60	12,96 • 60
Т О р + П ^ М 8		(0,95 + 12) 103	29,8 мин.
	• 60	7,25 • 60	29,8 мин.
	• 60	7,25 • 60
F np • Ю3		5,71 • 103
tи	Ян • 60	3,80 • 60 = 25 мин.

Общее время цементирования

Т —83 + 1 2 + 29,8 + 25 = 149,8 мин я» 150 мин.

Сучетом подготовительных работ Тц = 165 мин. Определяем температуру на забое

t = *ср + 0,025# = 8 + 0,025 • 2100 = 60,5°.

356

Согласно данным табл. 73, выбираем цемент для «горячих» скважин, который характеризуется временем начала схватывания 105 мин.

Определяем потребное количество цементировочных агрегатов. По времени схватывания

п Ц А : 0,75Тсхв + 1	165	+ 1 = 2,9 «=> 3 шт.
	0,75 • 105

По скорости подъема цементного раствора в затрубном простран стве

VF затр * Ю3 .		1,5-0,0447-103	1 = 5 шт.
пц а	1 ~	16,6
?V

Принимаем пять агрегатов. Количество цементосмесительных ма шин

54,7	3.
тацсм = 20

Расчет цементирования II ступени

Определяем потребное количество цементного раствора

Рц. * = 0,785 [(Л*кв - dl) Нх+ (D\n - dl) Н2+ dluh],

где Н х — высота подъема цементного раствора от заливочной муфты до башмака кондуктора в м; II2 — глубина спуска кондуктора в м; DBH— внутренний диаметр кондуктора в м.

7Ц. р = 0,785 [(0,3242—0,2192) 1051 + (0,3242-0 ,2 1 9 2) 130 +

+ 0,2052 • 20] = 52,2 м8.

Определяем потребное количество сухого цемента

^ ==t + W * 52’2 -1’9 = 68,5t:

Определяем потребное количество воды

Ув = 0,4568,5 = 30,8 м3.

Определяем объем продавочной жидкости

Упр = 0,785 •1,03 •0,0422 (1181 - 20) = 39,8 м3.

Определяем конечное давление при цементировании

рг = 0,02 -1181 + 16 = 39,62 кгс/см2.

= 0,1 (1181 —20) (1,9 — 1,2) = 81,4 кгс/см2*

рк = 39,6+ 81,4 = 121 кгс/см2.

По величине рк = 121 кгс/см2 принимаем агрегат ЦА-300 с диа метром втулки 127 мм.

357

Определяем режим работы агрегатов при закачке цементного раствора: 39,6 < 43,5. Значит, закачку цементного раствора произ водим на V скорости агрегата.

Уцр = У £ р = 52,2 м3.

Определяем постоянные коэффициенты скважины

hо	52,2		670 м.
	0,0332 + 0,0447
	Z0 = 1181 - 6 7 0 = 511 м.
	670 —20	8 м/кгс/см2.
	81,

Определяем режим работы агрегатов при продавке цементного
раствора глинистым	191> 121>100.

Значит, продавку заканчиваем на II скорости.
Определяем высоту	столбов продавочной жидкости, закачивае
мой на различных скоростях агрегата,			в м

Znvp= 511 + 8 (43,5 - 39,62) = 541 м.

Znp = 8 (56 — 43,5) = 100 м.

11$ = 8 (100-56) = 352 м. Z“ = 8 (121-100) = 168 м.

Объем этого продавочного раствора

У£р = 0,0332 • 541 = 18,0 м3.

К р = 0,0332		• 100 =	3,32 м3.
Fill =	0,0332	• 352 =	И ,7 м3.
Упр =	0,0332	• 168 = 5,57 м3.
	Итого		38,57 м3.

С учетом коэффициента сжимаемости

Упр = 1,03-38,57 = 39,8 м3.

Время цементирования при условии работы одного агрегата

‘'V	(52,2+18) W3		=70,5 мин.
	16,6 • 60
Zr,	_ .3,32 -103	=4,26 мин.
	12,96 • 60

358

	11,7-103	=26,9 мин.
^m-— 7,25 • 60		=26,9 мин.
t r	5,57 • Ю3	•■==24,4 мин.
11	3,8 • 60

Общее время Т — 126 мин. Температура на забое

t = 8 + 0,025-И81 = 38°С.

Можно принять цемент для «холодных» скважин, но учитывая данные практики при проведении двухступенчатого цементирования, принимается один и тот же цемент для «горячих» скважин.

Определяем потребное количество агрегатов. По времени схватывания

ПцА = 0,75 • 105 + 1 = 2 ’6	; 3 шт.

По скорости подъема цементного раствора в затрубном простран стве

«ЦА: 1,5 • 0,0447 • Ю3 + 1 = 5 шт. 16,6

Принимаем пять агрегатов. Фактическое время цементирования

ГГ	_	150 + 126	-15 = 69 + 15 = 84 мин.
1 факт			-15 = 69 + 15 = 84 мин.

(I ступени — 37,4 мин) (II ступени — 31,6 мин).

Количество цементосмесительных машин

68,5	А.
йцсм = 20

Особенности расчета других способов цементирования

Расчет манжетного цементирования производится так же, как одноступенчатого, только расчетной глубиной спуска колонны является участок от начала перфорированной колонны до устья скважины. #■

Расчет цементирования колонны-хвостовика.

Максимальная высота подъема цементного раствора за хвосто виком равняется длине хвостовика (если он спускается без перфо рированных отверстий).

Объем продавочной жидкости определяют, исходя из внутрен него (среднего) диаметра бурильной колонны и хвостовика.

Время цементирования вычисляют следующим образом:

гр _	Уц. р + ^ п р	\| гр
I	__	-- р 70,

359

<<< < Предыдущая 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 3536 / 5136 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ