а также параметры облегченного раствора (плотность, вязкость, весовое соотношение сухого компонента и воды затворения — во- до-смесевое отношение); в необходимых случаях рассчитывается потребное количество химических реагентов для стабилизации.
Методика расчета
Определяем объем затрубного пространства и цементного ста кана
|
|
|
V |
= |
~ |
[(аDl0J1 - |
<Р) Яц + dlHh}, |
|
где |
а — коэффициент, |
учитывающий наличие каверн в скважине* |
Ядол — диаметр |
долота; |
d — наружный |
диаметр |
колонны; Я ц — |
высота |
подъема |
тампонажного раствора |
за колонной; dBH— внут |
ренний |
диаметр |
колонны |
в месте |
установки цементного стакана; |
h — высота цементного стакана. |
|
|
|
Определяем водо-смесевое отношение |
|
|
|
|
|
|
|
|
9в |
|
|
|
|
|
|
|
|
9ц+9к ’ |
|
|
где |
qB — весовое количество воды для приготовления облегченного |
тампонажного раствора; |
— весовое количество сухого цемента |
для |
приготовления |
облегченного |
тампонажного |
раствора; qK — |
весовое количество облегчающего компонента для приготовления облегченного тампонажного раствора.
Определяем компонентно-цементное отношение
т- 9к
9ц
Определяем необходимое количество сухого цемента для при готовления 1 м3 облегченного тампонажного раствора
_ |
____________ УцУкУв_________ |
Чл |
УкУв + "гУцУв + И/сУцУк(1 + 'я) ’ |
где Уд — плотность цемента; ук — плотность облегчающего^ компо нента; ув — плотность воды.
Определяем необходимое количество сухого облегчающего ком понента для приготовления 1 м3 облегченного тампонажного раствора
q*= mqц.
Определяем необходимое количество воды для приготовления 1 м3 облегченного тампонажного раствора
VB= quWc (l+m).
Определяем плотность раствора, приготовленного из облегча ющего компонента и воды
_ УкУв [m + Wc (1 + т ) + ТУц]
V°.P |
увт + [ ^ с ( 1 + т ) - Т У ц]ук ’ |
где Wn — водо-цементное отношение.
Определяем плотность облегченного тампонажного раствора (ком понент + цемент -|- вода)
_ |
( l + w ) ( l + W c) YuYkYb |
r°. Т.р YbYk+ wYkYb + W'c (1 4-m ) УцУк
Определяем объем цементного раствора в 1 м3 облегченного ■тампонажного раствора
у _ дц(Тв-НУцУц)
ц- р Y4Yb
Определяем объем раствора, приготовленного из облегчающего компонента и воды, в 1 м3 облегченного тампонажного раствора
V = 1— V
Определяем, в каком соотношении должны подаваться в сква жину через смесительную камеру цементный раствор и раствор, приготовленный из облегчающего компонента,
или
р_ Y u Y b — ? ц ( У в + ^ ц У ц ) |
|
|
? ц ( У в + И ц У ц ) |
• |
_ |
Определяем потребное количество компонентов облегченного тампонажного раствора.
Сухого цемента
Q*~Vqv
Сухого облегчающего компонента
Qk= VqK.
Воды
<?В = VqB.
Определяем объем цементного раствора для получения необходи мого количества облегченного тампонажного раствора
У Ц . р, общ = F F 4 . р.
Определяем объем раствора, приготовленного из облегчающего компонента и воды, для получения необходимого количества облег ченного тампонажного раствора
7 о . р. общ = W 0 , р.
Подача в скважину цементного раствора и раствора, пригото вленного из облегчающего компонента и воды; должна закончиться одновременно
где qx и q2— скорости подачи цементного раствора и раствора,,
приготовленного из облегчающего компонента и воды.
Определяем количество цементировочных агрегатов для закачки цементного раствора
„ _ 9i
яца — — »
где q — производительность цементировочного агрегата.
Определяем количество цементировочных агрегатов для закачки
раствора, |
приготовленного |
из |
облегчающего компонента и воды |
Но так, как |
Vo. Р |
|
|
|
|
|
92 . |
|
|
У ц . р |
|
9 l ’ |
|
|
Ях= ица?; |
ТО |
|
Яг = |
» 0. РЯ, |
|
|
|
|
|
|
ИИца = п р , р |
|
|
|
|
с |
Определяем потребное количество смесителей |
|
|
i = |
i r |
- ’ |
|
|
|
9 |
см |
где дсм — емкость бункера СМ. |
|
цементирования промежуточной |
Задача |
224. Произвести |
расчет |
колонны цементно-меловой смесью при следующих условиях: глу бина спуска колонны 2500 м; высота подъема тампонажного рас твора — до устья; диаметр долота для бурения под колонну 269 мм; диаметр обсадной колонны 219 мм; толщина стенки нижней секции труб 9,5 мм; коэффициент кавернозности 1,3; высота цементного стакана 10 м; плотность сухого цемента 3,15 т/м3; водо-цементное отношение 0,5; водо-смесевое отношение (по данным лаборатории) 0,7; компонентно-цементное отношение 1; плотность глинистого раствора 1,24 т/м3; плотность воды 1 т/м3; плотность мела 2,6 т/м3.
Решение. Определяем количество цементно-меловой смеси
У=-j- [(а!>дол —<Р) Яц +d\Ji] =
=0,785 [(1,3 •0,2692 - 0,2 192) 2500.+ 0,22 •10] = 90 м3.
Определяем количество сухого цемента для приготовления 1 м3 цементно-меловой смеси
= _________ УцУкУв_________
Чи- УкУв+ туцУв -f WcYuYk (1 + т) |
|
______________3,15 |
-2,6-1,0_______________ |
0,476 т. |
2,6 • 1,0+1,0 • 3,15 |
• 1,0 + 0,7 • 3,15 • 2,6 (1 + 1) |
Определяем необходимое количество сухого мела для пригото вления 1 м3 цементно-мелового раствора
qK= mqll = 1,0 *0,476 = 0,476 т.
Определяем необходимое количество воды |
для приготовления |
1 м3 цементно-мелового раствора |
|
Ув = QlxWc (1 + т) = 0,476 -0,7 (1,0 + 1,0) |
= 0,666 м3. |
Определяем плотность чистого мелового раствора (без цементного раствора)
|
|
|
|
|
_ |
Ук~Ув [та+ Wc (1 + т) —ТУц] |
_ |
|
р |
YbW + IW'c (1 + m) — Wu\ Yk |
|
|
= 2,6 • 1,0 [1,0+ 0,7 (1,0 + 1,0) —0,5] _ |
, |
,n / |
3 |
1,0 - 1,0 + [0,7(l,0 + l,0) -0 ,5 ] 2,6 |
’ |
1 |
' |
Определяем плотность цементно-мелового раствора
|
У |
( 1 + т а ) ( 1 + Т У с )УцУкУв |
_ |
|
Го. т. р = |
увУк + "гУцТв + W'c (1 + |
т) YuYk |
|
= |
(1,0+1,0) (1,0 +0,7) 3,15-2,6-1,0 |
= |
,, р |
|
1,0 • 2,6+1,0 • 3,15 • 1,0+0,7 (1,0+1,0) • 3,15 -2,6 |
’ |
Определяем объем чистого цементного раствора в 1 м3 цементно мелового раствора
т/ |
_ 94 (Yb+ W+Yu) |
= |
0,476(1,0 + 0,5-3,15) |
_ п л , л |
Кц р |
----------- ^ |
--------ЗД5ТЦ0------------ |
° ’4 М - |
Определяем общий объем цементного раствора в цементно-мело вом растворе
Уц. р.общ = ^ ц . р = 90-0,4 = 36 м3.
Определяем объем чистого мелового раствора в 1 м3 цементно мелового раствора
У0. р = 1 —Уц. р = 1— 0,4 = 0,6 м3.
Определяем общий объем мелового раствора в цементно-меловом растворе
УО. р. общ = УУо. р = 90.0,6 = 54 м3.
Определяем, в каком соотношении будет проведена закачка цементно-мелового раствора
Уо.Р 0,6 = 1,5.
Уд.Р 0,4
Определяем потребное количество компонентов цементно-мело вого раствора.
Сухого цемента
(?ц = Vqn= 90-0,476 = 42,8 т.
Сухого мела
<?к =, VqK= 90 • 0,476 = 42,8 т.
Воды
QB= VqB= 90 • 0,666 = 60 м3.
Определяем потребное количество смесителей
: _ УД |
_ 42,8 |
= 2 шт. |
?СМН |
20 |
|
Максимальная производительность двух цементировочных агре гатов ЦА-320М равна 27 л/с (диаметр втулки 100 мм).
Тогда
q2 = Cq1 = 1,5 *27 = 40,5 л/с.
Определяем количество цементировочных агрегатов для подачи мелового раствора
п, |
40.5 |
= 3 шт. |
о . Р ■ |
13.5 |
|
Количество воды для затворения отдельно цементного и мелового растворов можно определить так:
Vn в = И/ц<?ц = 0,5-42,8 = 21,4 м3.
В . о. р : <?в- Уц. в = 60 - 21,4 = 38,6 м3.
Г л а в а XII
БУРЕНИЕ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН
Скважины, в которых забой имеет определенное отклонение от вертикали, а ствол проводится по заранее заданной кривой, назы ваются наклонно-направленными.
Бурение наклонно-направленной скважины следует проводить с минимальными затратами времени и средств. Проект на строитель ство наклонно-направленной скважины должен включать: обоснова ние выбора конфигурации профиля; расчет и построение профиля; определение допустимых отклонений ствола от проекта.
Профиль наклонно-направленной скважины должен удовлетво рять скоростному и качественному бурению, иметь минимальное количество изгибов, быть технически выполнимым и экономически целесообразным.
Профили бывают двух типов: обычные и пространственные. Профили обычного типа представляют собой кривую линию, рас положенную в одной вертикальной плоскости. Профили простран ственного типа представляют собой пространственную кривую линию. _
ТИПЫ ПРОФИЛЕЙ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ
Профиль типа А (рис. 57) состоит из трех участков: вертикаль ного 1, участка набора угла наклона ствола 2 и прямолинейного наклонного участка 3. Рекомендуется применять при бурении не глубоких скважин на однопластовые месторождения, если пред полагается большое смещение забоя. Этот профиль позволяет огра ничить до минимума время работы с отклонителем, получить наи большее отклонение от вертикали при наименьшем угле наклона ствола, эксплуатировать скважины без затруднений.
Профиль типа Б (см. рис. 57) отличается от профиля типа А тем, что вместо прямолинейного наклонного участка имеет участок есте ственного снижения угла наклона 3. Рекомендуется применять в районах, где естественное снижение угла наклона невелико, для больших глубин скважин, когда стабилизация угла наклона затруд-
вена. Такой профиль требует набора значительно большего угла наклона ствола, длина второго участка (набора кривизны) будет больше, а значит увеличится время работы с отклонителем.
Профиль типа В {см. рис. 57) состоит из пяти участков: вер тикального 1, участка набора угла наклона ствола 2, прямолиней ного наклонного участка 3, участка снижения угла наклона 4 и вер тикального 5. Рекомендуется применять при проходке глубоких скважин, требующих пересечения стволом нескольких продуктив ных горизонтов. Это наиболее сложный профиль.
Профиль типа Г (см. рис. 57) отличается от профиля типа В тем,
•что в нем участки 3 и 4 заменены участком самопроизвольного паде ния угла наклона 3. Рекомендуется применять при бурении глубоких
Рис. 57. Типы профилей наклонно-направленных скважин.
«скважин, в которых возможны отклонения в нижнеи части ствола скважины.
Профиль типа Д (см. рис. 57) состоит из вертикального участка 1 и участка набора угла наклона ствола 2. Профиль характеризуется большой длиной второго участка. Рекомендуется применять при необходимости выдержать заданные углы входа в пласт и вскрыть наибольшую мощность пласта.
ВЫБОР, РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ ОБЫЧНОГО ТИПА
Для расчета любого профиля необходимо иметь следующие дан ные: глубину скважины по вертикали; отклонение забоя скважины от вертикали; длину первого вертикального участка; азимут наклон ного ствола.
Расчет профиля сводится к определению максимального угла наклона ствола, вертикальных и горизонтальных проекций профиля (см. рис. 58—62). Необходимые расчетные формулы приведены в табл. 74.
Первый вертикальный участок должен быть не менее 40—50 м, окончание его следует по возможности приурочить к пластам средней крепости, где за один рейс долота можно набрать угол наклона
