1. Плотность тампонажного раствора, кг/м3:
ρтр=1+m1ρсц+mρв
где ρсц- плотность сухого цемента, кг/м3;
ρв- плотность воды (жидкости затворения), кг/м3;
m- водоцементное отношение.
ρтр=1+0,613120+0,61000=1738 кг/м3
2. Коэффициент аномальности:
ka=Pплρв∙g∙Zпл
где g- ускорение свободного падения равное 9,81 м/с2
ka=24∙1061000∙9,81∙2200=1,11
3. Высота столба буферной жидкости, м:
hбж=ρбр-ρв∙ka∙Zплρбр-ρбж
где ρбж- плотность буферной жидкости, кг/м3. Принимаем буферную жидкость - техническая вода плотностью ρбж=1050 кг/м3
hбж=1250-1000∙1,11∙22001250-1050=1540 м
Для достаточного обеспечения хорошего качества цементирования, в соответствии с РД 39-00147001-767-2000 «Инструкция по креплению нефтяных и газовых скважин», принимаем hбж=200 м
4. Объем буферной жидкости, м3:
Vбж=0,785kk∙Dд2-dн ок2∙hбж
где dн оквн- наружный диаметр обсадной колонны, м
Vбж=0,7851,1∙0,21592-0,14612∙200=4,7 м3
5. Высота столба бурового раствора в затрубном пространстве, м
hбр=H-Hтр+hбж
hбр=2300-1200+200=900 м
6. Требуемый объем тампонажного раствора, м3:
Vтр=0,785kk∙Dд2-dн ок2∙Hтр+dв ок2∙hст
где dв ок- внутренний диаметр обсадной колонны, м
dв ок=dн ок-2δ=146,1-2∙7,7=130,7 мм
Vтр=0,7851,1∙0,21592-0,14612∙1200+0,13072∙15=28,4 м3
7. Требуемая масса сухого цемента необходимого для приготовления тампонажного раствора, т:
Gц=11+m∙Vтр∙ρтр∙k2
где k2=1,04- коэффициент, учитывающий наземные потери при затворении тампонажного раствора.
Gц=11+0,6∙28,4∙1738∙1,04=32083,5 кг=32,08 т
8. Объем жидкости затворения для приготовления расчетного объема тампонажного раствора, м3:
Vжз=k3∙Gц∙m
где k2- коэффициент запаса жидкости затворения, принимаемый 1,03 – 1,10.
Vжз=1,03∙32,08∙0,6=19,82 т
9. Требуемый объем продавочной жидкости, м3:
Vпр=∆π∙dв ок24H-hст+Vм
где ∆- коэффициент, учитывающий сжатие глинистого раствора;
Vм- вместимость манифольда, Vм = 0,8 м3
Vпр=1,03∙3,14∙0,1307242300-15=31,5 м3
10. Производительность цементировочных агрегатов, л/с:
Q=0,785kk∙Dд2-dн ок2∙υв
где υв- скорость течения цементного раствора в кольцевом пространстве, м/с.
Q=0,7851,1∙0,21592-0,14612∙1,8∙1000=42 л/с
11. Давление на цементировочной головке в конечный момент цементирования, МПа:
P1=H-hст∙ρтр-ρбр105+Pгс
где Pгс- давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений, МПа.
Для скважин глубиной более 1500 м:
Pгс=0,001∙H+1,6
Pгс=0,001∙2300+1,6=3,9 МПа
P1=2300-15∙1738-1250105+3,9=15,05 МПа
P1<P1, условие выполняется
где P1- допустимое давление на цементировочной головке. Принимается цементировочная головка ГЦУ-140 с рабочим давлением 40 МПа
12. Расчетное давление на цементировочных агрегатах и насосах, МПа:
P2=P10,8
P2=15,050,8=18,81 МПа
P2<P2, условие выполняется
где P2- допустимое давление на насосах цементировочных агрегатов. Принимаем цементировочный агрегат ЦА-320М с максимальным рабочим давлением 40 МПа
13. Давление на забое в конечный момент цементирования, МПа:
P3=Hтр∙ρтр105
P3=1200∙1738105=20,85 МПа
14. Давление гидроразрыва, МПа:
Pгр=0,0083∙H+0,66∙Pпл
Pгр=0,0083∙2300+0,66∙24=34,93 МПа
P3<P3, условие выполняется
где P3- давление гидроразрыва пород, МПа
15. Требуемое число цементировочных агрегатов:
n1=Qq+1
где q- производительность цементировочного агрегата ЦА-320М на III скорости при диаметре поршня 115 мм, q=7,9 л/с
n=427,9+1=7 агрегатов
Принимаем n=7
16. Требуемое число цементно-смесительных машин:
m=GцVбун∙ρн
где Vбун- вместимость бункера цементно-смесительной машины. Принимаем цементно-смесительную машину УС-6-30 с Vбун=14,5 м3
ρн- насыпная масса цемента, ρн=1,21 т/м3.
m=32,0814,5∙1,21+1=2,8
Принимаем m=3
17. Число цементировочных агрегатов при закачке буферной жидкости определяется по справочнику:
Вместимость 1-го мерного бака ЦА-320М составляет 6,0 м3, а расчетный объем буферной жидкости равен Vбж=4,7 м3
. Принимаем 2 цементировочных агрегата.
Vбж=4,7 м3<Vмб=6,0 м3
тогда n2=1
18. Число цементировочных агрегатов при закачке тампонажного раствора:
n3=2m
n3=2∙2=4
19. Предусматриваем закачивание 0,98 объема продавочного раствора с помощью n1=1 агрегатов при подаче на III скорости. Оставшиеся 0,02 объема продавочного раствора будут закачиваться одним агрегатом при подаче на II скорости, что необходимо для ловли момента «стоп».
20. Продолжительность цементирования, мин:
tц=160Vбж∙103n2∙qIV+Vтр∙103n3∙qIV+0,98∙Vпр ж∙103n1-1∙qIII+0,02∙Vпр ж∙103qII+10 мин
tц=1604,7∙1031∙12,2+28,4∙1034∙12,2+0,98∙31,5∙1031-17,9+0,02∙31,5∙1034,1+10=28,7 мин
21. Начало загустевания тампонажного раствора, мин:
tз=tц0,75
tз=28,70,75=38,3 мин
Принимается цементный раствор на основе портландцемента по ГОСТ 1581-96: тип – портландцемент тампонажный бездобавочный для низких и нормальных температур ПЦТ I50 ГОСТ 158196 со следующими показателями: растекаемость P=25 см, начало схватывания – не ранее 1,5 ч; конец схватывания – не позднее 10 ч.
После расчета цементирования и выбора состава цементного раствора приводится техническая характеристика цементировочных агрегатов, цементно-смесительных машин, схема обвязки устья скважины при цементировании, технологическая оснастка обсадной колонны, мероприятия по подготовке бурового оборудования, скважины и обсадных труб к спуску обсадной колонны, а также заключительные работы после цементирования.
Цементировочные агрегаты (рисунок 1).
Эти агрегаты предназначены для следующих работ при цементировании скважин: подачи воды в смеситель цементно-смесительной машины или цементомешалку, закачивания цементного раствора ипродавочной жидкости в скважину для поднятия цементного раствора в затрубном пространстве; кроме того, их можно использовать для продавки и промывки песчаных пробок в скважинах, опрессовкп обсадных и бурильных труб и других вспомогательных работ.
В настоящее время применяются агрегаты 4ЦА-100, ЦА-300, 5ЦА-320, 6ЦА-320, ЦА-320М, ЗЦА-400, ЗЦА-400А и др. На данной скважине применялся агрегат ЦА-320А.
Краткая характеристика ЦА-320М приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Краткая характеристика ЦА-320М
Монтажная база Урал 4320-1912-30КамАЗ-43118
Силовой привод двигатель автомобиля (базы)
Отбираемая мощность, не более, кВт 176
Насос высокого давления Насос цементировочный поршневой НЦ-320 (9Т)
Мощность полезная, кВт 100
Предельное давление нагнетания, МПа 40
Наибольшая идеальная подача, дм3/с 26
Вместимость мерного бака, м3 6
Манифольд условный диаметр, мм:
— приемной линии 100
— нагнетательной линии 50
Вместимость бачка для цементного раствора, м3 0,25
Водоподающий блок двигатель ЗМЗ-511 (ГАЗ-53)
Частота вращения вала двигателя, об/мин:
— максимальная 3200
— рабочая 2500-2950
Мощность, кВт до 92
Центробежный насос ЦНС 38-154
Подача, дм3/с 10,5
Давление, МПа 1,54
Габаритные размеры, мм 10150х2700х3225
Масса не более, кг 16000
1 – шасси автомобиля Урал 4320-1912-30; 2 – коробка отбора мощности; 3 – насос 1В; 4 – оборудование верхнего двигателя; 5 – карданный вал; 6 – насос 9Т; 7 – манифольд; 8 – защитный кожух; 9 – электрооборудование агрегата; 10 – мерный бак; 11 – шарнирные колена; 12 – донные клапаны; 13, 14 – трубы; 15 – площадка.
Рисунок 1 – Цементировочный агрегат ЦА-320М
Цементно-смесительные машины (рисунок 2).
Машины предназначены для приготовления из порошковых материалов цементного и бурового растворов, а также утяжеления бурового раствора порошкообразными утяжелителями
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
