По исходным данным и результатам решения задачи 1 и 2 произвести расчеты одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны.
Дополнительные данные: водоцементное отношение m = 0,5; плотность сухого цемента ρСЦ = 3150 кг/м3; высота цементного стакана h = 20 м; средняя толщина стенки эксплуатационной колонны δЭК = 8 мм; коэффициент, учитывающий потери сухого цемента К2 = 1,05; коэффициент уширения скважины К1 = 1,25; коэффициент сжимаемости продавочной жидкости kC = 1,03; геометрический градиент G = 0,025 град/м.
Решение
1. Определим плотность тампонажного раствора:
ρЦР=1+0,513,15+0,5=1,84 г/см3,
2. Вычисляем минимальный объем буферной жидкости:
VБУФ_min=1,57∙kУ-1+2∙∆DДОЛ∙DДОЛDК+1DДОЛDК∙DДОЛ2-DК2∙HЦР=
=1,57∙1,25-1+2∙0,0030,2159∙0,21590,146+10,21590,146∙0,21592-0,1462∙1600=
=11,41 м3.
3. Рассчитаем критический объем буферной жидкости для предотвращения проявления в процессе цементирования по формуле:
VБУФ_КР=0,785∙ρБР∙LПЛ-110∙PПЛ_maxcosαρБР-ρБУФ∙DСКВ2-DК2,
Здесь DСКВ = kУ · DДОЛ = 1,25 · 0,2159 = 0,269 м, ρБУФ = 1,377 г/см3.
VБУФ_КР=0,785∙1,150∙2600-110∙32,50,99971,44-1,377∙0,2152-0,1462=14,3 м3.
4. Объем буферной жидкости принимается из условия:
VБУФ_min≤VБУФ<VБУФ_КР
11,41≤VБУФ<14,3
Принимаем VБУФ = 5 м3, состав буферной жидкости: воды – 10 м3, КМЦ-500 – 0,15 т.
5. Определяем высоту столба буферной жидкости в затрубном пространстве:
hБУФ=VБУФ0,785∙DСР_ПК2-Dс2,
где DСР_ПК – средневзвешанный внутренний диаметр технической колонны= 0,226 м.
hБУФ=50,785∙0,2262-0,1462=166,13 м.
6. Находим высоту столба бурового раствора в затрубном пространстве:
hБР=HПК-H1-hБУФ=1430-100-166,13=1163,87 м.
где 100 – высота столба тампонажного цементного раствора внутри кондуктора.
7. Определим требуемое кол-во тампонажного цементного раствора:
VЦР=0,785Dск2-DК2∙H1+DСКВ2-Dтн2∙H2+d2∙h=
=0,7850,2152-0,1462∙2600+0,21592-0,1462∙1430+0,1462∙20=
=7,03 м3.
8. Рассчитываем массу тампонажного цемента:
G=1,051+m∙ρЦР∙VЦР=1,051+0,5∙1,84∙7,03=9,06 т.
9. Определим требуемое кол-во воды для затворения тампонажного цемента:
VВ=1,1∙m∙G=1,1∙0,5∙9,06=4,98 м3.
10
. Найдем объем продавочного раствора:
VПР=0,785∙d2∙HСКВ∙kC=0,785∙0,1462∙2600∙1,03=42,22 м3.
11. 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:
Q=FЗАТР∙V;
FЗАТР=VЦР-VСТАКHЦР=7,03-0,2481600=0,042 м2.
Здесь VСТАК – объем цементного стакана.
Q=0,042∙1,8∙103=75,6 дм3/с;
12. Определим максимальное давление на цементировочной головке в конце цементирования:
PК=PР+PТР+PЗАТР,
где РР – максимальная ожидаемая разность гидростатических давлений в трубах и затрубном пространстве к конце цементирования.
При ρЦР = ρБР:
PР=0,01HЦР-h∙ρЦР-ρПР=
=0,011600-20∙1,84-1,255=4,13 МПа.
РТР – давление на преодоление гидравлических сопротивлений в трубах:
PТР=8,26∙λБР∙ρБР∙Q2∙Ld5=8,26∙0,02∙1,84∙218,62∙26000,1465=12,6 МПа.
РЗАТР – давление на преодоление гидравлических сопротивлений в затрубном пространстве:
PЗАТР=8,26∙λЦР∙ρЦР∙Q2∙HЦРDСКВ-DК3∙DСКВ+DК2+
+8,26∙λБР∙ρСР2∙Q2∙L-HЦРDСКв-Dн3∙DСКв+Dн2;
ρСР2=1,377∙692+1,255∙6581350=1,31 г/см3.
PЗАТР=8,26∙0,035∙1,84∙75,62∙14300,215-0,1463∙0,215-0,1462+
+8,26∙0,02∙1,31∙75,62∙2600-14300,2159-0,1463∙0,2159-0,1462=5,6 МПа.
PК=4,13+12,6+5,3=22,03 МПа.
13. Допустимое давление на устьевое цементировочное оборудование:
PДГ=PУ1,5=161,5=10,6 МПа, 10,6<22,03.
14. В соответствии с Q и РК выбирают тип ЦА; В данном случае Q = 15,68 дм3/с; РК = 13,13 МПа
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
