По исходным данным таблицы 1 рассчитать одноступенчатое цементирование эксплуатационной колонны

Пользуясь рекомендациями [4, с . 208], определим величину зазора б между колонной и стенкой скважины: б=20 мм
Зная диаметр долота, определим диаметр Дэк эксплуатационной колонны:
Дэк = Дд - 2σ
Дэк = 215,9-2*20=175,9 мм.
Расчетная схема приведена на рисунке 1.
, а водоцементное отношение равно 0,5.
Плотность тампонажного раствора
2) Вычислим минимальный объем буферной жидкости для обеспечения качества цементирования по формуле:
где К- коэффициент расширения ствола;
- и - диаметр долота и диаметр колоны соответственно;
Нц.р. –высота подъема тампонажного раствора за колонной, равная Н= 2450 м (по условию)
Н=200м
Н=2
Н1=Нn.k,м
Дскв
20 м
Н=200м
Н=2
Н1=Нn.k,м
Дскв
20 м
Для цементирования используем тампонажный портланд-цемент для холодных скважин плотностью для которого объемная масса составляет:
VБУР.min=1.57⋅1,25-1+2*0,0030,2159*0,215,920,17592+10,215,920,17592⋅0,21592-0,17592⋅2450100=0,178м3
3) Рассчитаем критический объем буферной жидкости:
,
Где =Н=2450м,
- максимальное пластовое давление, ;
ДСКВ=1,2 ДДОЛ=0,241м
VБУФ.КР.=0,785⋅1,28⋅2450-110⋅300,9991,28-1,02⋅0,21592-0,1505.2=12,1м3
Количество цементного раствора V цр, м3. определяют по формуле:
Vцр =0,785[(Д2пр-Д2эк) •Н1 + (Д2скв-Д2экс)•Н2 + Д2ВН.ЭКСh] (1)
где Дпр - внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны, м;
Дэк - наружный диаметр эксплуатационной колонны, м;
Дскв - диаметр скважины, м.
Двн.экс - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;
Н1- глубина спуска предыдущей обсадной колонны, м;
Н2 - высота подъема тампонажного цементного раствора за эксплуатационной колонной до башмака предыдущей, м; h- высота цементного стакана, м.
Двн.экс=d= Дэк-2эк=0,1759-16=158,24 мм
h =20 м.
Объем буферной жидкости принимаем из соотношения:
0,178<VБУФ<12,1,
Примем =10 м3
Состав буферной жидкости : воды - 10 м3, КМЦ-500-0,15m
5) Определим высоту столба буферной жидкости
hбуф= ,
hбуф= 100,785(0,21592-0,17592)=812,84м
6) определим требуемое количество тампонажного цементного раствора по формуле (1):
Vцр=0,785[(0,2252-0,17592)•450+(0,21592-0,1759)2•2000 + 0,158242*20]= 31,95 м3
7) Рассчитаем массу тампонажного цемента по формуле:
,
где 1,05=Кп.ц . – коэффициент учитывающий потери цемента.
G=1.051+0,5⋅1,85⋅31,95=41,37m
8) Определим объём воды для затворения тампонажного цемента:
Vв=1.1*m*G, м3
Где 1,1- коэффициент резерва жидкости затворения.
Vв=1.1*0,5*41,37=22,75 м3
9 Находим объем продавочного раствора по формуле:
, где l=Н-Нпр=2450-450=2000 м, а d=0,15824 м
-внутренний диаметр эксплуатационной колонны
Кс- коэффициент сжимаемости.
Vпр = 0,785*0,158242*2000*1,02=40,1 м3
10) Принимаем технологически необходимую скорость восходящего потока тампонажного цементного раствора в затрубном пространстве 1,8 м/с и определяем подачу насосов ЦА для обеспечения данной скорости по формуле:
где =Н, - объем стакана
FЗАТР=31,95-0.158242*20*0.7852450=0.013м2,
G=FЗАТР⋅v=0,013*1,8=23,4 дм3/с.
11)Определим максимальное давление на цементировочной головке в конце цементирования по формуле
Где -максимальная ожидаемая разность гидростатических давлений в трубах и в затрубном пространстве в конце цементирования.
Рр = 0,01(Нц.р.–h)(ρц.р- ρпр)= 0,01(2450-20)(1,85-1,28) = 13,85 МПа.
- давление на преодоление гидравлических сопротивлений в трубах
, где
=0,02 –коэффициент гидравлического сопротивления в трубах, d=Дэк=0.1759м=17,59см
Ртр=8,26⋅0,02⋅1,28⋅23,42⋅245017,595=0,168МПа
- давление на преодоление гидравлических сопротивлений в затрубном пространстве
то =
Где - коэффициент гидравлического сопротивления для тампонажного раствора , =0,035
=8,26⋅0,035⋅1,85⋅23,42⋅2450(21,59-17,59)3⋅(21,59+17,59)2,=2,3 МПа
Рк=13,85+0,168+2,03=17,31 МПа
12) Допустимое давление на устьевое цементировочное оборудование:
Рд=Рпл/1,5=28/1,5=18,67 МПа
Рк=15,41<18,67=Рд
13) В соответствии с G и Рк выбираем тип ЦА ([Л4], стр 254-285) в нашем случае G=23,4 дм3/с, Рк = 15,31 МПа.
Принимаем ЦА-320 М