Файл: Технология бурения вертикальной скважины глубиной 4220м на Самотлорское месторождении.docx

8.1.2 Расчет цементирования кондуктора 377 мм

Производим расчет одноступенчатого цементирования кондуктора 377 мм, спущенного на глубину 800 м, при следующих условиях: диаметр долота D=444,5 мм; наружный диаметр обсадных труб d_н=377 мм; внутренний диаметр обсадных труб d_в=357 мм; высота подъема цементного раствора h=800 м; плотность бурового раствора _р=1477 кг/м³; плотность цементного раствора _цр=1860 кг/м³; кольцо «стоп» установлено на высоте h₀=20 м от башмака.

Определяем объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину V_цр, м³, при (8.1):

V_цр = 0,7851,1[(0,4445² – 0,377²) 800 + 0,357²20] = 40,5 м³.

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора G_ц, т, при (8.2):

G_ц = (1/(1+0,5))40,53,15 = 85 т.

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении, G^I_ц, т (8.3):

G^I_ц = 1,0185 = 85,9 т.

Определяем необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-й консистенцииV_в, м³ (8.4):

V_в = 85,90,5 = 42,9 м³.

Рассчитываем потребное количество продавочной жидкости (воды) V_пж, м³ (8.5):

V_пж = 0,7851,040,357²(800 – 20) = 81,1 м³.

Давление, развиваемое насосом в последний момент закачки продавочной жидкости, р_mах, Па (8.6):

р_тах = 2,98 + 1,6 = 4,58 МПа.

Давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве р₁, МПа (8.7);

р₁ = 10^-5[(800 – 20)(1860 – 1342)] = 2,98 МПа;

Давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений р₂, МПа (формула Шишенко-Бакланова) (8.8):

р₂ = 0,001800 + 0,8 = 1,6 МПа.

8.1.3 Расчет цементирования первой технической колонны 298,5 мм

Производим расчет одноступенчатого цементирования 1-й технической колонны 298,5 мм, спущенного на глубину 2150 м, при следующих условиях: диаметр долота

---

D=349,5 мм; наружный диаметр обсадных труб d_н=298,5 мм; внутренний диаметр обсадных труб d_в=278,5 мм; высота подъема цементного раствора h=2150 м; плотность бурового раствора _р=1592 кг/м³; плотность цементного раствора _цр=1860 кг/м³; кольцо «стоп» установлено на высоте h₀=20 м от башмака.

Определяем объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину V_цр, м³, при (8.1):

V_цр = 0,7851,1[(0,3495² – 0,2985²) 2150 + 0,2785²20] = 62,7 м³.

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора G_ц, т, при (8.2):

G_ц = (1/(1+0,5))62,73,15 = 131,7 т.

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении, G^I_ц, т (8.3):

G^I_ц = 1,01131,7 = 133 т.

Определяем необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-й консистенцииV_в, м³ (8.4):

V_в = 132,980,5 = 66,49 м³.

Рассчитываем потребное количество продавочной жидкости (воды) V_пж, м³ (8.5):

V_пж = 0,7851,040,2785²(2150 – 20) = 134,87 м³.

Давление, развиваемое насосом в последний момент закачки продавочной жидкости, р_mах, Па (8.6):

р_тах = 5,7 + 3,75 = 9,45 МПа.

Давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве р₁, МПа (8.7);

р₁ = 10^-5[(2150 – 20)(1860 – 1592)] = 5,7 МПа;

Давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений р₂, МПа (формула Шишенко-Бакланова) (8.8):

р₂ = 0,0012150 + 1,6 = 3,75 МПа.

---

8.1.4 Расчет цементирования второй технической колонны 219,1 мм

Производим расчет одноступенчатого цементирования 2-й технической колонны 219,1 мм, спущенного на глубину 2950 м, при следующих условиях: диаметр долота D=269,9 мм; наружный диаметр обсадных труб d_н=219,1 мм; внутренний диаметр обсадных труб d_в=200,1 мм; высота подъема цементного раствора h=2950 м; плотность бурового раствора _р=1821 кг/м³; плотность цементного раствора _цр=1860 кг/м³; кольцо «стоп» установлено на высоте h₀=20 м от башмака.

Определяем объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину V_цр, м³, при (8.1):

V_цр = 0,7851,1[(0,2699² – 0,2191²) 2950 + 0,2001²20] = 63,97 м³.

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора G_ц, т, при (8.2):

G_ц = (1/(1+0,5))63,973,15 = 134,33 т.

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении, G^I_ц, т (8.3):

G^I_ц = 1,01134,33 = 135,68 т.

Определяем необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-й консистенцииV_в, м³ (8.4):

V_в = 135,680,5 = 67,84 м³.

Рассчитываем потребное количество продавочной жидкости (воды) V_пж, м³ (8.5):

V_пж = 0,7851,040,304²(2950 – 20) = 95,77 м³.

Давление, развиваемое насосом в последний момент закачки продавочной жидкости, р_mах, Па (8.6):

р_тах = 1,14 + 4,55 = 5,69 МПа.

Давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве р₁, МПа (8.7);

р₁ = 10^-5[(2950 – 20)(1860 – 1821)] = 1,14 МПа;

Давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений р₂, МПа (формула Шишенко-Бакланова) (8.8):

р₂ = 0,0012950 + 1,6 = 4,55 МПа.

8.1.5 Расчет цементирования эксплуатационной колонны 127 мм

Производим расчет одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны 127 мм, спущенной на глубину 4220 м, при следующих условиях: диаметр долота D=161 мм; наружный диаметр обсадных труб d_н=127 мм; внутренний диаметр обсадных труб d_в=107 мм; высота подъема цементного раствора

---

h=4220 м; плотность бурового раствора _р=2091 кг/м³; плотность цементного раствора _цр=1860 кг/м³; кольцо «стоп» установлено на высоте h₀=20 м от башмака.

Определяем объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину V_цр, м³, при (8.1):

V_цр = 0,7851,1[(0,161² – 0,127²) 4220 + 0,107²20] = 35,88 м³.

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора G_ц, т, при (8.2):

G_ц = (1/(1+0,5))35,883,15 = 75,34 т.

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении, G^I_ц, т (8.3):

G^I_ц = 1,0175,34 = 76,1 т.

Определяем необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-й консистенцииV_в, м³ (8.4):

V_в = 76,10,5 = 38 м³.

Рассчитываем потребное количество продавочной жидкости (воды) V_пж, м³ (8.5):

V_пж = 0,7851,040,107²(4220 – 20) = 39,26 м³.

Давление, развиваемое насосом в последний момент закачки продавочной жидкости, р_mах, Па (8.6):

р_тах = 6,9 + 2,76 = 15,52 МПа.

Давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве р₁, МПа (8.7);

р₁ = 10^-5[(4220 – 20)(2091-1860)] = 9,7 МПа;

Давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений р₂, МПа (формула Шишенко-Бакланова) (8.8):

р₂ = 0,0014220 + 1,6 = 5,82 МПа.
8.2 Выбор цементировочного оборудования
Технологически необходимое количество цементировочных агрегатов будем определять из условия достижения эффективности процесса, а потребное число цементосмесительных машин – из условий: 1) размещения в них расчетного количества сухого цемента; 2) установившейся практики обвязки одной машины 2СМН-20 с двумя ЦА-320М.

Необходимое количество цементировочных агрегатов п_ц.а., шт. (8.9):

n_ц.а. = [(0,785k₁(D² – d_н²))/Q^IV] + 1, (8.9)

где Q^IV – производительность цементировочного агрегата на IV скорости, м³/с;

ω – скорость подъема цементного раствора в затрубном пространстве, ω=0,10,4 м/с.

Цементирование направления 472 мм. Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М с установленными в его насосе цилиндровыми втулками 127 мм, имеющий производительность

---

Q^IV_127мм = 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁=1,1; принимаем ω=1 м/с. Тогда:

n_ц.а = (0,7851,1(0,555² – 0,472²)1)/(0,87/60) 1,5

Следовательно, одноступенчатое цементирование направления 472 мм будем производить с применением 1 цементировочной агрегата ЦА-320М и 1 цементосмесительной машины 2СМН-20.
Цементирование кондуктора 377 мм. Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М с установленными в его насосе цилиндровыми втулками 127 мм, имеющий производительность Q^IV_127мм = 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁=1,1; принимаем ω=1 м/с. Тогда:

n_ц.а = (0,7851,1(0,4445² – 0,377²)1,5)/(0,87/60)+1 6

Следовательно, одноступенчатое цементирование кондуктора 377 мм будем производить с применением 10 цементировочных агрегатов ЦА-320М и 5 цементосмесительных машин 2СМН-20 из условия размещения в них 86 т сухого цемента менее, чем по 20 т в каждой.

Цементирование первой технической колонны 298,5 мм. Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М; Q^IV_127мм= 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁ =1,1; принимаем ω=1 м/с. Тогда:

n_ц.а. = (0,7851,1(0,3495² – 0,2985²)2) / (0,87/60) + 1  8

Следовательно, одноступенчатое цементирование технической колонны 298,5 мм будем производить с применением 14 цементировочных агрегатов ЦА-320М и 7 цементосмесительных машин 2СМН-20 из условия размещения в них 133 т сухого цемента менее чем по 20 т в каждой.

Цементирование второй технической колонны 219,1 мм. Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М; Q^IV_127мм= 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁ =1,1; принимаем ω=1 м/с. Тогда:

n_ц.а. = (0,7851,1(0,2699² – 0,2191²)2) / (0,87/60) + 1  4

Следовательно, одноступенчатое цементирование технической колонны 219,1 мм будем производить с применением 14 цементировочных агрегатов ЦА-320М и 7 цементосмесительных машин 2СМН-20 из условия размещения в них 135 т сухого цемента менее чем по 20 т в каждой.

Цементирования эксплуатационной колонны 127 мм. Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М; Q^IV_127мм= 14,5 л/с = 0,87 м³/мин; k₁ =1,1; принимаем ω=1,5 м/с. Тогда:

n_ц.а. = (0,7851,1(0,161² – 0,127²)2) / (0,87/60) + 1  3

Следовательно, одноступенчатое цементирование эксплуатационной колонны 219 мм будем производить с применением 7 цементировочных агрегатов ЦА-320М и 4 цементосмесительных машин 2СМН-20 из условия размещения в них 76,1 т сухого цемента менее чем по 20 т в каждой.

---