книги / Решение практических задач при бурении и освоении скважин

Высота столба деаэрированного цементного раствора:

Предлагаемая методика расчета рекомендуется для случа­ ев закачки аэрированного цементного раствора. В одинаковых исходных условиях при добавлении ПАВ к аэрированному це­ ментному раствору рекомендуется расчетное давление столба аэрированного раствора снизить на 10%.

Ниже рассмотрены два примера расчета процесса цементи­ рования аэрированным раствором.

П р и м е р / . Рассмотрим расчет процесса цементирования колонны в скважине № 31-Самгори-Патар- дзеули (рис. 5.13).

1. Давление столба чистого цементного раствора в интервале 2000—2330 м:

Ри = 0,018 - 330 = 6,0 МПа.

2. Давление столба облегченного цемент­ ного раствора в интервале 1000—2000 м:

Р„= 0,0142 • 1000 = 14,2 МПа.

3. Для предотвращения обвалов в про­ цессе бурения плотность бурового раство­ ра сохраняли на уровне 1,36—1,37 г/см3. В связи с отсутствием проявляющих гори­ зонтов расчетное гидростатическое дав­ ление на забое к концу цементирования определяли исходя из необходимости под­ держания средней плотности раствора по всему кольцевому пространству равной 1,30 г/см3.

Тогда:

Р3р = 1,3 • 233 ■105 = 30,3 МПа.

4. Давление в средней части столба аэри­ рованного раствора:

30,3-14,2-6,0

туры 27°С по номограмме объемный фактор воздуха состав­ ляет 45 нм3/м.

9.Объем воздуха (приведенный к атмосферным условиям)

ваэрированном растворе:

V„ = 283 ■45 • 0,0233 = 297 м3.

10. Объем тампонажной смеси в аэрированном растворе:

V„ - (1000 - 283) • 0,0233 = 16,7 м3.

11.Степень аэрации тампонажного раствора:

а= 297 : 16,7 = 18.

Пр и м е р 2. При производстве расчета исходили из осо­ бенностей геолого-технических условий.

Глубина скважины —2500 м. Глубина залегания продуктив­ ного горизонта — 2400—2430 м. Пластовое давление в продук­ тивном горизонте —28,5 МПа. Показатели бурового раствора: р = 1,20 г/см3; Т = 30 с по ПВ-5. Допустимый перепад давле­ ния на продуктивный поглощающий пласт — 2 МПа.

Глубина спуска 219-мм кондуктора — 500 м. Глубина спус­ ка 140-мм эксплуатационной колонны — 2500 м. Номинальный диаметр необсаженного ствола скважины — 190 мм.

1. Расчетное забойное давление к концу цементирования: Р1р = 28,5 + 2,0 + (2500 - 2400) ■0,018 = 32,3 МПа.

2. Давление столба чистого цементного раствора:

Рц= 0,018-500 = 9 МПа.

3.Давление столба бурового раствора в интервале 0—1000 м: Рр = 0,012 • 1000 = 12,0 МПа.

4.Давление в средней части столба аэрированного цемент­ ного раствора:

402

“2

5.Расстояние от средней части столба аэрированного це­ ментного раствора до устья:

/=1000+ — = 1500м.

02

6.Для давления 17,65 МПа и средней температуры на глу­ бине 1500 м, равной 50°С, объемный фактор воздуха по номо­ грамме составляет 142 нм3/м.

7.Высота столба воздуха, эквивалентная высоте столба аэ­ рированного раствора:

h„= 400 м.

8.Объем 1 пог. м кольцевого пространства: v, =0,785 (0,2192 - ОД402) = 0,022 м3.

9.Объем воздуха (приведенный к атмосферным условиям)

ваэрированном растворе:

ve = 400-142- 0,022= 1249,6 м3.

10.Объем тампонажной смеси в аэрированном растворе: vCM=(1000400)• 0,022= 13,2м3.

11.Степень аэрации тампонажного раствора:

а --1249,6■= 95. 13,2

П р и м е р З . Определение средней плотности аэрирован­ ного раствора под давлением.

Для примера приводится ориентировочный расчет плот­ ности аэрированного раствора при следующих исходных ус­ ловиях:

где р( — плотность жидкой фазы с твердыми компонен­ тами;

р2 — плотность газовой (воздушной) фазы;

р —отношение объема воздуха к объему воды с учетом вза­ имного перехода фаз:

404

где \|/ — мольная доля водяного пара, равная (соглас­

но формуле Осборна—Майерса, давление насыщения паров Ри принимается равным 0,1 МПа; при забойном давлении, равном

где ьм —мольный объем воздуха, определяемый из уравне­ ния Ван-дер-Ваальса.

Значение р определяют путем подстановки соответствую­ щих величин в формулу (5.198):

1160 0,025(1-0,004)-0,004 2Q

Р145 ’ (1-0,002)(1+0,025)

Подставляя численные значения в формулу (5.197), опреде­ лим плотность аэрированной жидкости:

1160+0,20-145 1ЛЛ„ , 3 1Лв„ , з р =----------------- =1087*г/лг =1,087г/см1.

1+ 0,20

5.9. ВЫБОР СОСТАВА ЦЕМЕНТИРОВОЧНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

(Required nomenclature of cementing equipment)

В обязательный состав цементировочного обо­ рудования входят:

—насосные установки (НУ);

—смесительные установки (СУ);

—осреднительные установки (ОУ);

—блок манифольдов (БМ);

—станция контроля цементирования (СК).

405

Для цементирования аэрированными тампонажными си­ стемами дополнительно используется компрессор.

В таблицах 5.20 — 5.25 представлены основные сведения по цементировочному оборудованию отечественного производ­ ства, а также НУ — аналоги фирмы «Холлибуртон».

С целью максимально эффективного использования цемен­ тировочной техники отечественного производства и сокраще­ ния количества установок НУ для проведения одной операции цементирования за базовый вариант наземных технологиче­ ских схем принята схема, предусматривающая затворение там­ понажного раствора стандартными гидровакуумными смеси­ телями с использованием насосов высокого давления НУ для подачи жидкости затворения. Затворяемый тампонажный рас­ твор при этом подается в осреднительную(ые) емкость(и) ОУ, где раствор осредняется, накапливается, подвергается в случае необходимости кондиционированию методом рециркуляции и после накопления технологически необходимого объема парал­ лельно с затворением нагнетается в скважину.

Сокращение количества НУ по сравнению с «традицион­ ной» схемой обвязки цементировочной техники обеспечивается за счет того, что работа каждой установки СУ обеспечивается одной установкой НУ. В случае необходимости одна установка НУ может обеспечивать работу двух СУ. И наконец, эатворение тампонажного раствора насосом высокого давления в со­ четании с установкой ОУ обеспечивает условие максимального приближения параметров тампонажного раствора к парамет­ рам, заданным рецептурой.

Выбор установок НУ осуществляется по требующейся по­ лезной гидравлической мощности и с учетом характеристик по производительности и давлению, обеспечивающих процесс це­ ментирования на всех стадиях.

Требующаяся полезная мощность N„, лс, определяется по выражению:

где Р и Q — давление на НУ, МПа, при соответствующей ему суммарной подаче жидкости в скважину, л/с;

1,25 — коэффициент запаса по гидравлической мощности

N , = f ( P , Q ) .

406

Т а б л и ц а 5.21

Характеристика дву хнасосной установки УНБ 2В-4ООх105 завода ВЗБТ (г. Волгоград) с полезной мощностью 350 кВт (475 лс)

Т а б л и ц а 5.22

Техническая характеристика насосных установок с оборудованием фирмы "Halliburton’', выпускаемых предприятием в г. Твери

409