Расчёт цементирования кондуктора

Диаметр скважины 295,3 мм Высота подъема цементного раствора от забоя 260 м Плотность цементного порошка 3100 кг/м³

Плотность промывочной жидкости 1100 кг/м³

Коэффициент увеличения ствола скважины 1,3.

Водоцементное отношение ВЦО 0,5.

h = 30 м.

Определяем средний внутренний диаметр обсадной колонны:

мм Определяем объем цементного раствора:

.

м³.

Определяется количество сухого цемента для приготовления 1 м³ цементного раствора:

.

кг/м³.

Определяется плотность цементного раствора:

кг/м³

Определяется количество цемента и воды для приготовления цементного раствора:

кг;

м³.

Определяется количество сухого цемента с учетом потерь при затаривании:

.

где — коэффициент, учитывающий потери сухого цемента при затаривании цементно-смесительных машин и при приготовлении цементного раствора.

кг.

Определяется количество цементно-смесительных машин:

.

Определяется количество продавочной жидкости:

.

где: — коэффициент, учитывающий сжатие продавочной жидкости за счет наличия в ней пузырьков воздуха.

м³.

Определяется наибольшее рабочее давление в конце цементирования:

.

Определяется гидростатическое давление за счет разности плотностей цементного и глинистого растворов:

МПа.

Определяем гидравлические сопротивления при движении продавочной жидкости в трубах:

.

Определяем скорость движения продавочной жидкости в трубах:

.

м/с.

Определяется критерий Рейнольдса и коэффициент, характеризующий движение продавочной жидкости в трубах:

.

где з_р — структурная вязкость продавочного раствора, мПа•с; ф_0р— динамическое напряжение сдвига продавочного раствора , Па.

так как 2300 1,58 .

МПа.

Определяются гидравлические сопротивления при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве:

.

Определяем критерий Рейнольдса и коэффициент, характеризующий движение промывочной жидкости в затрубном пространстве:

так как 1600 628,7.

МПа Определяются гидравлические сопротивления при движении цементного раствора в затрубном пространстве:

Определяется критерий Рейнольдса и коэффициент, характеризующий движение цементного раствора в затрубном пространстве:

где з_ц— структурная вязкость цементного раствора, мПа•с; ф_0ц — динамическое напряжение сдвига цементного раствора Па.

Так как 408,2 > 1600.

МПа.

МПа.

Определяется максимальное давление при цементировании:

МПа Исходя из полученного значения давления, выбираем цементировочный агрегат: ЦА — 320 М, диаметр втулок 127 мм.

Определяется допустимое время цементирования:

мин.

Определяем время цементирования:

.

где — время закачки цементного раствора, мин;

— время продавки цементного раствора, мин.

Для определения времени закачивания цементного раствора необходимо знать гидравлическое сопротивление в скважине в начальный период цементирования.

.

Определяются гидравлические сопротивления в затрубном пространстве при движении промывочной жидкости:

МПа так как МПа < Р_v= 3 МПа закачивание цементного раствора начинают на пятой скорости.

мин Определяется время продавки цементного раствора.

МПа.

Определяются длины столбов продавочного раствора в трубах, закачиваемые цементировочным агрегатом на различных скоростях:

для чего определяются коэффициенты а, b и c:

F_з.п = 0,785 (D ² _скв — D² _н) = 0,785 (0,2953² — 0,245²) = 0,02 м²;

F_тр = 0,785 d_вн² = 0,785 0,2292 = 0,0412²;

м/МПа;

м Длина столба продавочной жидкости на 4,5 скоростях.

l₅= 215.2 + 55.09(5.1−1.82)+ 109.5= 505 м ;

на третьей: l₄= 215.2 + 55.09(9.8- 1.82) + 109.5 =764 м .

Определяются объемы продавочной жидкости, закачиваемые цементировочным агрегатом на различных скоростях:

;

V_{пр. 4}= 1,05 0,0412 (230 — 505) = 0.21 м³;

Итого: V_пр = V_пр 5 + V_пр 4 = 21.8+0.21=22м³.

Определяется время продавки цементного раствора:

Определяется общее время цементирования:

Т = Т₃ + Т_пр = 12.8 + 16 = 28.8 мин.

Определяется количество цементировочных агрегатов:

.

Еще необходимо предусмотреть один ЦА для подачи воды и один ЦА как запасной, итого необходимо принять 3 ЦА, их них 1 — рабочих.

Определение фактической скорости восходящего потока цементного раствора при двух рабочих ЦА:

;

;

Таким образом, для организации процесса цементирования колонны кондуктора диаметром 245 мм необходимо 25,3 т цемента, 2 цементно-смесительных машины по 20 т, 25,1 промывочной жидкости плотностью 1140 кг/м³ и 4 ЦА типа ЦА — 320 М.