Расчет объема цементного раствора

Объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину, определяют по формуле:

 

V_ц = (π/4)*[К₁*(D₂ – d₁²)*Н_ц + d₂²*h], м³

 

где К₁ – коэффициент, учитывающий увеличение объема цементного раствора, расходуемого на заполнение каверн, трещин, и увеличение диаметра скважины против расчетного (номинального).

Значение коэффициента К₁ определяется по квернограмме для каждой конкретной скважины. Обычно К₁ изменяется от 1,1 до 2,5. В нашем случае принимаем К₁ = 1,15.

Цементирование направления и кондуктора будет осуществляться с использованием чистого портландцемента.

Для лучшей прокачивамости тампонажной смеси и для того, чтобы поднять цементный раствор на проектную высоту (до устья), а также с целью экономии портландцемента, эксплуатационная колонна в интервале 0 – 1500 м будет цементироваться цель-цементным раствором плотностью 1,42 г/см³ с использованием глины, как пластификатора. Отношение глины к цементу 2:3; водогельцементное отношение m = 1,1. Интервал 1500 – 3160 м будет цементировать раствором чистого портландцемента плотностью 1,85 г/см³; водоцементное отношение m = 0,5.

Для колонны диаметром 324 мм:

 

V_ц = 0,785*[1,15*(0,3937² – 0,324²)*30 + 0,3059²*5] = 2,02 м³

 

Для колонны диаметром 245 мм:

 

V_ц = 0,785*[1,15*(0,2953² – 0,245²)*850 + 0,2305²*20] = 13,63 м³

 

Для колонны диаметром 146 мм:

Интервал 0 – 1500 м:

 

V_г.ц. = 0,785*[1,15*(0,2159² – 0,146²)*1500 + 0,133²*20] = 71,77 м³

 

Интервал 1500 – 3160:

 

V_ц = 0,785*[1,15*(0,2159² – 0,146²)*1660 + 0,133²*20] = 7,19 м³

 

Общий объем цементного раствора для колонны: 71,77 + 7,19 = 78,96м³

 

Расчет количества сухого цемента

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора определяют из выражения:

 

Q_ц = ρ_ц*V_ц*1/(1+m),

 

где m – водоцементное отношение; ρ_ц – плотность цементного раствора, кг/м³, ее можно рассчитать по формуле:

ρ_ц = [(1+m)* ρ_с.ц.* ρ_в] / [ρ_в +m* ρ_с.ц.].

 

где ρ_с.ц. – плотность сухого цемента, г/см³; ρ_в – плотность воды, г/см³.

 

ρ_ц = [(1+0,5)* 3,15_.* 1] / [1 +0,5*3,15] = 1,85 г/см³.

 

Для колонны диаметром 324 мм:

 

Q_ц = 1420*2,02*1/(1+0,5) = 1912,27 кг = 1,91 т,

 

Для колонны диаметром 245 мм:

 

Q_ц = 1420*13,63*1/(1+0,5) = 12903,07 кг = 12,9 т,

 

Для колонны диаметром 146 мм:

Интервал 0 – 1500 м: Количество гель-цементного порошка составит:

 

Q _г.ц = 1420*71,77*1/(1+1,1) = 67942,27 кг = 67,94 т.

 

(Цементного порошка: 40,76 т, глинопорошка: 27,17 т).

Интервал 1500 – 3160 м:

 

Q_ц = 1850*7,19*1/(1+0,5) = 8915,6 кг = 8,92 т,

 

Общий объем цемента для колонны: Q_ц = 67,94 + 8,92 = 76,86 т.

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении цементного раствора, вычислим по формуле:

 

Q_ц¹ = К₂*Q_ц,

где К₂ – коэффициент, учитывающий наземные потери при затворении цементного раствора. Если затворение производится без цементно-смесительных машин, К₂ = 1,054-5-1,15, при использовании цементно-смесительных машин К₂ = 1,01. В нашем случае К₂ = 1,01.

Для колонны диаметром 324 мм:

 

Q_ц¹ = 1,01*1,91 = 1,93 т,

 

Для колонны диаметром 245 мм:

 

Q_ц¹ = 1,01*12,9 = 13,03 т,

 

Для колонны диаметром 146 мм:

Интервал 0 – 3000 м:

 

Q_ц¹ = 1,01*67,94 = 68,62 т,

 

Интервал 3000 – 3290 м:

 

Q_ц¹ = 1,01*8,92 = 9 т,

 

Общее количество сухого цемента с учетом потерь для колонны:

 

Q_ц¹ = 68,62 + 9 = 77,62 т.

 

Расчет количества воды

Необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-ной консистенции находится из выражения:

 

V_в = 0,5*Q_ц,

 

Для колонны диаметром 324 мм:

 

V_в = 0,5*2,5 = 1,25 м³.

 

Для колонны диаметром 245 мм:

 

V_в = 0,5*16,9 = 8,45 м³.

 

Для колонны диаметром 146 мм:

 

V_в = 1,1*67,94 + 0,5*8,92 = 79,19 м³.

 

Расчет количества продавочной жидкости

Потребное количество продавочной жидкости (в качестве которой часто используют буровой глинистый раствор) определяется по формуле:

 

V_пр = Δ*π*d₂²*(Н – h)/4,

 

где Δ – коэффициент, учитывающий сжатие глинистого раствора (Δ = 1,03 – 1,05).

Подставив значения, получим:

Для колонны диаметром 324 мм:

 

V_пр = 1,03*3,14*0,3059²*(35 – 5)/4 = 2,26 м³.

 

Для колонны диаметром 245 мм:

 

V_пр = 1,03*3,14*0,2305²*(850 – 20)/4 = 35,65 м³.

 

Для колонны диаметром 146 мм:

 

V_пр = 1,03*3,14*0,133²*(3160 – 20)/4 = 44,90 м³.

 

Очень часто на практике для быстрого определения V_пр пользуются следующей эмпирической формулой:

 

V_пр = D_н²*Н₁/2,

 

где D_н – номинальный наружный диаметр колонны труб, спущенных в скважину, в дюймах;

D_н²/2 – количество продавочной жидкости, необходимое для заполнения 1 м спущенных труб, л;

Н₁ – глубина установки кольца "стоп", т.е. глубина продавки цементного раствора.

Для эксплуатационной колонны:

 

V_пр = 5*3270/2 = 40875 л = 40,88 м³.

 

Расчет давления при закачке

Максимальное давление перед посадкой верхней пробки на упорное кольцо определяется из уравнения:

 

Р_max = Р₁ + Р₂,

 

где Р₁ – давление, необходимое для преодоления сопротивления, обловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве;

Р₂ - давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений.

 

Р₁ = (1/10⁵)*[(Н_ц – h)*(ρ_ц – ρ_р)], МПа

 

Величину Р₂ обычно находят по эмпирическим формулам. Наиболее распространенной является формула Шищенко-Бакланова; для скважин глубиной более 1500 м:

 

Р₂ = 0,001*Н + 1,6 МПа.

 

Для колонны диаметром 324 мм:

 

Р₁ = (1/10⁵)*[(30 – 5)*(1420 – 1100)] = 0,08 МПа

Р₂ = 0,001*30 + 1,6 = 1,63 МПа.

Р_max = 0,08 + 1,62 = 1,7 МПа.

 

Для колонны диаметром 245 мм:

 

Р₁ = (1/10⁵)*[(850 – 20)*(1420 – 1100)] = 2,66 МПа

Р₂ = 0,001*850 + 1,6 = 2,45 МПа.

Р_max = 2,66 + 2,45 = 5,11 МПа.

 

Для колонны диаметром 146 мм:

 

Р₁ = (1/10⁵)*[(1500 – 20)*(1420 – 1100) + 1660*(1860 – 1200)] = 15,7 МПа

Р₂ = 0,001*3160 + 1,6 = 4,76 МПа.

Р_max = 15,7 + 5,26 = 13,73 МПа.

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 763; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!