Технологический регламент на крепление скважины

Высота подъема буферной жидкости:

,

где - коэффициент аномальности пластового давления. Следовательно:

.

Определим забойную температуру в скважине при промывке. Так как продолжительность промывки перед цементированием равна 90 минут, то забойная температура перед промывкой равна:

.

Предположим, что разность между температурой выходящего из скважины потока и температурой промывочной жидкости составляет . Тогда температура на забое перед началом цементирования

Определим реологические свойства цементного раствора при . Находим примерные значения ДНС:и пластической вязкости:.

Определим критические значения скорости восходящего потока в заколонном пространстве для промывочной жидкости:

,

для цементного раствора:

.

Следовательно, для цементирования при турбулентном режиме скорость восходящего потока в заколонном пространстве должна быть не менее:

.

Для проверки допустимой скорости течения промывочной жидкости определим коэффициенты местных сопротивлений:

;

и коэффициент

;

где - длина трубы.

Тогда предельно допустимая скорость восходящего потока промывочной жидкости при турбулентном режиме:

Следовательно, поддерживать скорость можно.

Определим долю объема цементного раствора, которую возможно вытеснить в заколонное пространство при турбулентном режиме течения в заколонном пространстве.

Следовательно, относительный объем цементного раствора, который можно вытеснить в заколонное пространство при турбулентном режиме течения должен быть не более

.

Принимаем для рассматриваемой задачи 0,15.

Найдем потребный объем цементного раствора:

где К_р≥1,0 – коэффициент резерва.

Потребный объем продавочной жидкости:

.

где h₀=20м - расстояние от башмака колонны до посадочного седла для нижней пробки; К_с≥1,0 – коэффициент сжатия.

Потребный объем буферной жидкости:

.

К_р≥1,0 – коэффициент, учитывающий потери в циркуляционной системе.

Определим расход материалов для приготовления цементного раствора:

- необходимое количество твердой фазы на 1 м³ раствора

.

- количество цементного порошка на 1 м³ раствора

.

- общий расход цементного порошка для приготовления 1 м³ раствора

.

к_т.ц. – коэффициент, учитывающий потери цемента при затаривании смесительных машин и приготовлении раствора;

- потребный объем воды для приготовления раствора

.

Определим необходимое количество смесительных машин. Наиболее современными являются машины ЗАС-30, которые снабжены пневматической системой подачи цементного порошка и водоподающим насосом. Удельная насыпная масса цементно-песчаной смеси выбранного выше состава равна . Потребное число смесительных машин:

u_см=13 м³ объем бункера.

Определим предельно допустимую суммарную производительность цементировочных насосов:

Производительность одной смесительной машины не должна превышать

.

Найдем объемную скорость подачи сухой тампонажной смеси, которая необходима для приготовления раствора с данной производительностью:

.

Подача воды в гидросмеситель должна быть:

.

Выбираем цементировочные насосы для закачки цементного раствора. Применим агрегаты ЗЦА-400. Необходимое число таких агрегатов:

.

Суммарная производительность смесительных машин и цементировочных насосов равна:

,

а производительность одного насоса: .

Найдем скорость течения жидкости в колонне в период закачки:

.

Скорость течения в колонне (5,6 м/с) и в заколонном пространстве (2,40 м/с) больше критической (2,22 м/с), следовательно, режим течения в период закачки цементного раствора будет всюду турбулентный.

Определим гидравлические сопротивления в начальный момент закачки:

.

.

Следовательно, давление в цементировочной головке в начальный момент закачки:

.

Определим давление в цементировочной головке в конце продавки при турбулентном режиме течения.

Высота столба цементного раствора, который еще останется в колонне:

.

Разность статических давлений столбов жидкостей в заколонном пространстве и колонне:

.

Скорость течения жидкости на первом этапе продавки:

.

Гидравлические сопротивления в обсадной колонне:

.

.

Гидравлические сопротивления в заколонном пространстве:

.

.

Давление в цементировочной головке:

.

Суммарная производительность цементировочных насосов на первом этапе продавки:

.

В конце первого этапа продавки насосы должны создавать давление более 8,25 МПа, целесообразно установить втулки диаметром 125мм. При таких втулках расход будет 18,7·10^-3м³/с при давлении до 14МПа. Необходимое число ЗЦА-400:

Для заключительного этапа продавки используем один цементировочный агрегат, насос которого подает 8,6·10^-3м³/с. Тогда скорость течения в колонне:

.

в заколонном пространстве:

.

Определим гидравлические сопротивления в конце цементирования. Находим параметр S для потока продавочной жидкости в обсадной колонне:

.

Этому значению соответствует β=0,89. Гидравлические сопротивления в обсадной колонне

.

Параметр S для участка заколонного пространства, заполненного цементным раствором:

.

Этому значению соответствует β_к=0,83. Гидравлические сопротивления на рассматриваемом участке:

.

Рассчитаем давление в цементировочной головке в конце цементирования. Разность статических давлений столбов жидкостей в заколонном пространстве и в обсадной колонне:

Конечное давление

.

Определяем время цементирования:

,

где ,

где принимаем – 2.

.

.

- суммарная производительность всех агрегатов за минусом одного резервного.

Расчетное время цементирования должно быть меньше 0,75 от времени схватывания цементного раствора, которое определяется в лаборатории. Для расчета принимаем 180 мин.

Условие выполняется.