logo
Заканчивание эксплуатационной скважины

4.4 Расчет цементирования эксплуатационной колонны

Для крепления эксплуатационной колонны целесообразно применение двухступенчатого цементирования, в связи с недопущением гидроразрыва пласта. При цементировании первой ступени, предусматриваем высоту поднятия цемента в затрубном пространстве на высоту 500м. При цементаже второй ступени подъем цемента производим до устья.

Исходные данные:

Дд = 200,0 мм.

Док = 139,7 мм.

dв = 124,0 мм.

гц=1,85 г/см3

гр =1,2 (г/см3)

В/Ц = 0,5

H = 2900м.

kц= 1.05 - потери цемента.

kк=1.1

4.4.1 Расчет цементирования первой ступени

1. Расчет количества тампонажного раствора

где kк - коэффициент кавернозности, kк = 1,1

Dc - диаметр скважины, Dc = 0,200 м

Дн - наружный диаметр, Дн = 0,1397 м

Hц - интервал цементирования, Hц = 500

hц - высота цементного стакана, hц =10 м

2. Определяем количество сухого цемента

где kц - потери цемента, Кц = 1,05;

m - водоцементное соотношение, m = 0,5;

гц - плотность цементного раствора;

Vц- требуемый объем цементного раствора, Vц = 12,3

3. Определяем количество воды

где kв - коэффициент учитывающий потери воды,kв = 1,1;

гв - плотность воды, гв = 1000 кг/м3;

4. Определяем объем продавочной жидкости

где dвн - внутренний диаметр колонны, м.

H - длина колонны,м

hц.ст - высота цементного стакана,hц.ст = 10м

5. Определяем давление в конце цементирования.

Применяем цементировочную головку ГЦУ 140 - 40

Должно выполняться условиеP1 ? [P1]

где P1 - давление в конце цементирования, МПа;

[P1] - максимальное давление в цем. головке, [P1] = 40 МПа.

Pгс - давление необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений

hц - высота поднятия цемента, м

hц.ст - высота цементного стакана,hц.ст = 10м

гц - плотность цементного раствора;

гр - плотность промывочной жидкости.

МПа

4,49 ? 40

Условие P1 ? [P1]выполняется.

6. Давление на цементировочном агрегате

Должно выполнятся условиеP2 ? [P2]

где P2 - давление в конце цементирования, МПа;

[P2] -давление развиваемое цем. агрегатом на III скорости с диаметром втулки 115 мм, [P2] = 6 МПа.

7. Давление на забое в момент окончания цементирования

Где H - высота поднятия цемента за колонной, м

гц - плотность цементного раствора, кг/м3;

hбр - высота столба буровецкого раствора за колонной

8. Определяем подачу насосов

Где vв-скорость течения цементного раствора;

Дс- диаметр скважины;

dн - наружный диаметр колонны.

Для цементировочного агрегата 320М производительность на Ш скорости QIII = 14 дм3/с при диаметре втулки 115 мм, а давление РIII = 6 МПа, т.е. заданный режим (по давлению) обеспечится при использовании этого цементировочного агрегата.

9. Определяем количество цем. агрегатов

где Q - необходимая подача насосов

Qi= подача развиваемая 1 цем. агрегатом

10. Находим необходимое число цементосмесительных машин

где Qц - масса сухого цемента, Qц = 12,8 т

Vбун - вместимость бункера цементосмесительной машины, для цементосмесительной машины 2СМН-20, Vбун = 14 м3;

сж - насыпная масса цемента, 1,2 кг/м3

11. Предусматриваем закачивание 0,98 объема продавочного раствора с помощью n-1, 2-1 = 1 агрегат (ЦА-320М) при подаче QIV = 14 дм3/с. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при QIV =14 дм3/с, что необходимо для ловли момента "стоп" момента посадки верхней разделительной пробки на упорное кольцо.

12. Определяем продолжительность цементирования

где Vц-объем цементного раствора;

Vпр - объем жидкости продавки;

n - количество цем. агрегатов.

13. Определяем продолжительность процесса продавливания

14. Определяем общее время цементирования

4.4.2 Расчет цементирования второй ступени

1. Расчет количества тампонажного раствора

где kк - коэффициент кавернозности, kк = 1,1

Dc - диаметр скважины, Dc = 0,2381 м

Дн - наружный диаметр, Дн = 0,1778 м

Hц - интервал цементирования, Hц = 2400

hц - высота цементного стакана, hц =10 м

2. Определяем количество сухого цемента

где kц - потери цемента, Кц = 1,05;

m - водоцементное соотношение, m = 0,5;

гц - плотность цементного раствора;

Vц- требуемый объем цементного раствора, Vц = 47,22

3. Определяем количество воды

где kв - коэффициент учитывающий потери воды,kв = 1,1;

гв - плотность воды, гв = 1000 кг/м3;

4. Определяем объем продавочной жидкости

где dвн - внутренний диаметр колонны, м.

H - длина колонны, м

hц.ст - высота цементного стакана,hц.ст = 10м

5. Определяем давление в конце цементирования

Применяем цементировочную головку ГЦУ 140 - 40

Должно выполняться условие P1 ? [P1]

где P1 - давление в конце цементирования, МПа;

[P1] - максимальное давление в цем. головке, [P1] = 40 МПа.

Pгс - давление необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений

hц - высота поднятия цемента, м

hц.ст - высота цементного стакана, hц.ст = 10м

гц - плотность цементного раствора;

гр - плотность промывочной жидкости.

МПа

15,5 ? 40

Условие P1 ? [P1]выполняется.

6. Давление на цементировочном агрегате

Должно выполняться условиеP2 ? [P2]

где P2 - давление в конце цементирования, МПа;

[P2] -давление развиваемое цем. агрегатом на II скорости с диаметром втулки 125 мм, [P2] = 19 МПа.

7. Давление на забое в момент окончания цементирования

Где H - высота поднятия цемента за колонной, м

гц - плотность цементного раствора, кг/м3;

8. Определяем подачу насосов

Где vв-скорость течения цементного раствора;

Дс- диаметр скважины;

dн - наружный диаметр колонны.

Для цементировочного агрегата 320М производительность на IIскорости QII = 4,3 дм3/с при диаметре втулки 125 мм, а давление РII = 19 МПа, т.е. заданный режим (по давлению) обеспечится при использовании этого цементировочного агрегата.

9. Определяем количество цем. агрегатов

где Q - необходимая подача насосов

Qi= подача развиваемая 1 цем. агрегатом

10. Находим необходимое число цементосмесительных машин

где Qц - масса сухого цемента, Qц = 61,15 т

Vбун - вместимость бункера цементосмесительной машины, для цементосмесительной машины 2СМН-20, Vбун = 14 м3;

сж - насыпная масса цемента, 1,2 кг/м3

11. Предусматриваем закачивание 0,98 объема продавочного раствора с помощью n-1, 5-1 = 4 агрегатов (ЦА-320М) при подаче QII = 4.3 дм3/с. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при QII =4.3 дм3/с, что необходимо для ловли момента "стоп" момента посадки верхней разделительной пробки на упорное кольцо.

12. Определяем продолжительность цементирования

где Vц-объем цементного раствора;

Vпр - объем жидкости продавки;

n - количество цем. агрегатов.

13. Определяем продолжительность процесса продавливания

14. Определяем общее время цементирования