Расчет цементирования скважин под давлением

Произвести расчет цементирования скважины под давлением при следующих данных:

глубина скважины 2450 м;

диаметр эксплуатационной колонны 168 мм;

приемистость скважины 0,3 м³/мин;

в скважину спущена комбинированная колонна заливочных труб диаметром 73*89 мм на глубину 2400 м (73-мм трубы на глубине 1600 м и 89-мм трубы на глубине 800 м);

среднегодовая температура воздуха 10 ⁰С.

Решение:

1) Определим температуру на забое скважины по формуле:

t_заб= t_ср + (0,01/0,025) Н. [11, стр. 60] (5)

Принимая второе слагаемое за 0,025 Н и подставив численное значение, получим:

t_заб = 10 + 0,025 х 2450 = 71,3 ⁰С.

2) Выбираем тампонажный цемент для «горячих» скважин (ГЦ), время начала схватывания с момента затворения у которого равно 105 мин. Тогда допустимое время цементирования:

Т_доп = 0,75 Т_зат = 0,75 * 105 = 79 мин.                                               (6)

3) Определим объем колонны заливочных труб:

                                                                             (7)

где d_в1 и d_в2 – соответственно внутренние диаметры НКТ диаметром

73 и 89 мм, м;

h₁, h₂ – соответственно длина секций колонны заливочных труб, м;

D - коэффициент сжимаемости продавочной жидкости, равный 1,01-1,10 (принимая 1,02).

V = 1,02 * 0,785 (0,062² * 1600 + 0,076² * 800) = 4,9 + 3,7 = 8,6 м³.

4) Определим время, необходимое для полного заполнения колонны заливочных труб при работе одним агрегатом ЦА-320 М на скорости при диаметре втулок 115 мм:

, мин                                                                              (8)

мин

Время вымыва излишка тампонажного раствора при обратной промывке при работе одним агрегатом ЦА-320 М на IV скорости:

Т_в = 1000 * 8,6/60 * 10,7 = 14 мин.

Время на затворение и продавку тампонажного раствора в пласт:

Т = Т_доп – (Т₃ + Т_в + Т₀), мин                                                    (9)

Т = 79 – (9 + 14 + 7) = 49

где Т₀ – время на подготовительные и заключительные работы при затворении цемента (5-10 мин).

5) Определим объем тампонажного раствора, который можно закачать в пласт за 49 мин:

V_тр = 0,3 * 49 = 14,7 м³.

Однако раствор, исходя из приемистости пласта, закачивают в несколько приемов. Поэтому принимаем V_тр = 7 м³.

Определим плотность тампонажного раствора по формуле:

                                                                                 (10)

где m – жидкостно-цементное отношение (m=0,4/0,5);

р_ц и р_ж – плотность соответственно тампонажного цемента и жидкости затворения, т/м³.

Тогда:

т/м³                                                               (11)

Количество сухого цемента, необходимое для приготовления 7 м³ раствора, определяем по формуле:

                                                                                     (12)

Подставив численные значения, получим:

т.

Количество тампонажного материала, которое необходимо заготовить с учетом потерь при его затворении, составит:

G₁ = К1*G,                                                                                          (13)

где К₁ – коэффициент, учитывающий потери затворении тампонажного материала (при использовании цементосмесительных машин К₁ = 1,01, при затворении вручную

К₁ = 1,05 – 1,15)

Тогда:

G₁ = 1,01 * 8,6 = 8,7 т.

Количество жидкости, необходимой для затворения тампонажного материала, определяем по формуле:

                                                                                          (14)

где К₂ – коэффициент, учитывающий потери жидкости при затворении (К₂ = 1,05 – 1,10).

 м³