Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 212

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Расчет цементирования скважины сводится к определению по­ требного количества сухого цемента, воды, продавочной жидкости; конечного давления при цементировании; продолжительности це­ ментирования; количества цементировочных агрегатов и цементо­ смесительных машин.

Одноступенчатое цементирование

Задача 208. Произвести расчет одноступенчатого цементирования эксплуатационной колонны диаметром 146 мм, спущенной на глу­ бину 3200 м, если диаметр долота для бурения под колонну 190 мм; высота подъема цементного раствора за колонной 1000 м; глубина спуска предыдущей (промежуточной) колонны 2200 м; ее внутрен­ ний диаметр 201 мм; удельный вес промывочной жидкости (в сква­ жине и продавочной) 1,32 гс/см3; коэффициент, учитывающий коли­ чество цементного раствора, необходимое для заполнения каверн, трещин и дополнительного объема скважины вследствие увеличения ее диаметра против расчетного, 1,25; высота цементного стакана 10 м; внутренний (средний) диаметр эксплуатационной колонны 124 мм; среднегодовая температура воздуха 10 °С.

Решение. Определяем потребное количество цементного раствора

F4 .P = X 1(Яс2кв - d*) Hi +

п- к - dl) Н2+ dlh],

где DtKB — диаметр скважины в м.

К — коэффициент увеличения диаметра ствола скважины; Пдол — диаметр долота в м.

Джи =1.25 -0,190 = 0,238 м.

dH— наружный диаметр эксплуатационной колонны в м; dB— внутренний диаметр эксплуатационной колонны в м; DB п к — внутренний диаметр промежуточной колонны в м; Н х — высота подъема цементного раствора за эксплуатационной колонной до башмака промежуточной колонны в м; Н г — высота подъема це­ ментного раствора за эксплуатационной колонной внутри промежу­ точной колонны в м; h — высота цементного стакана в эксплуата­ ционной колонне в м.

Рц р = 0,785[(0,2382 —0Д462) 1000+ (0:2013 —0,1462) 100 +

+ 0,1242 *10] = 29,2 м3.

Определяем удельный вес цементного раствора

Y u,Yb ( l + m )

^ц- р ~ toYu+Ye

где уц, ув — соответственно удельный вес сухого цемента и воды.

347


Для расчетов

= 3,15 гс/см3; пг — водо-цементное отношение при­

нимается равным 0,5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 , 1 5 - 1 0 ( 1 + 0 , 5 )

: 1,84

гс/см3.

 

 

Y u - p

'

 

1 , 0 + 3 , 1 5 - 0 , 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем потребное количество сухого цемента

 

 

 

 

1

 

Yu. р^ц.

1 , 8 4

• 2 9 , 2

=

35,8 т.

 

 

G* ~ 1 + m

 

1 + 0 , 5

 

 

 

Р Ц- Р

 

 

 

Определяем потребное количество воды для затворения цемента

 

 

 

Ув =

 

 

= 0,5 •35,8 =

17,9

м3.

Определяем объем

продавочной

жидкости

 

 

 

 

 

Fmпр —= А ^я ^вн. ср ( Н

К ) ,

 

тде dB ,ср

внутренний средний диаметр колонны в м.

 

 

 

*вн.ср

 

 

M I+M I +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н-

 

 

 

Здесь 1г, Г2,

. . .,

1п

длина секций труб данной толщины стенки

в м;

dt , d 2, .

. .,

dn — внутренний диаметр данной секции труб в м;

Н — глубина

скважины (длина колонны)

в

м; А —коэффициент,

учитывающий сжатие жидкости, А =

1,03 -+

1,05.

 

 

пр ■ : 1,03 • 0,785 -0,1242 (3200-10) = 39,8 м3

Определяем давление в цементировочной головке в конце цемен­

тирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рк = Р г + Р р ,

 

 

 

где р г — давление на

преодоление

гидравлических сопротивлений

в скважине в кгс/см2;

рг =

 

0,0177 +

8

при скорости восходящего

потока в затрубном

пространстве

=^1 м/с (или при работе одного

или двух ЦА). рг =

0,02Н +

16 при скорости восходящего потока

в затрубном пространстве ^ 2

м/с (или при работе трех и более ЦА).

В

нашем

случае

рг =

0,02-3200 -ф- 16 =

80 кгс/см2. рр — да­

вление, создаваемое разностью удельных весов цементного и глини­ стого растворов.

 

(7 7 ц . р h )

(У ц . р

У гл . р )

 

рр=

:

jo

-

При условии

равенства

удельных

весов глинистого раствора

в скважине и продавочного

 

 

 

( 7 Г ц . р

h ) (уц. р

Упр. р)

( ГГ — 7 Г ц . р) (угл. р Упр. р)

Рр -

10

 

 

10

348


Яц р — общая высота подъема цементного раствора, Яц = II1 +

— Я 2 в м; упр р— удельный вес продавочного глинистого раствора в гс/см3.

В нашем случае

(1100-10) (1,84— 1,32)

=

56,6 кгс/см2.

Рр

10

 

 

Тогда

80 + 56,6 = 136,6

кгс/см2.

р к =

По величине конечного давления выбираем цементировочный агрегат ЦА-300 (диаметр втулки 100 мм). Характеристика цементи­ ровочных агрегатов приведена в табл. 70—72.

Характеристика ЦА-300

Т а б л и ц а 70

d — 100 мм

d = 115 мм

d = 127

мм

Скорость

р, кгс/см2

Q, л /с

р, кгс/см2

Q, Л / С

р,

кгс/см2

Q , Л / С

I1,30 II 2,36 III 4,50

IV

8,05

V

10,35

Режим работы

(N = 165 л. с., п =

 

500 об/мин)

 

308,0

1,72

 

230,0

 

3,12

 

 

161,5

5,95

 

122,0

 

91,5

10,62

 

68,2

 

70,0

18,65

 

53,2

 

Характеристика ЦА-320М

 

 

ходов в 1 мин

 

<г=эо ММ

 

Скорость

двойныхЧисло поршнянасоса

мин/*м

Давление,

2МС/ГСК

 

 

Подача

 

Л / С

2,10

 

191,0

 

3,80

 

 

7,25

 

100,0

 

12,96

 

56,0

 

16,60

 

43,5

 

Т а б л и ц а

71

d =

10 0 мм

 

Подача

 

 

мин’/м

 

,

/кгссм2

л /с

Давление

 

 

 

Максимальная

произво-

II

28

0,143

2,4

390

0,182

3,0

305

дительность

 

III

54

0,274

4,5

202

0,350

5,8

159

 

 

IV

97

0,495

8,3

ИЗ

0,627

10,4

88

Максимальное

давление

V

125

0,640

10,6

87

0,811

13,5

69

II

27

0,138

2,3

400*

0,175

2,9

320*

 

 

III

41

0,210

3,5

231

0,266

4,4

182

 

 

IV

73

0,372

6,2

130

0,472

7,8

103

 

 

V

94

0,480

8,0

102

0,610

10,1

80

349



Режим работы

 

 

 

Скорость

Максимальная

произво-

II

дительность

 

III

 

 

IV

Максимальное

давление

V

II

 

 

III

IV

V

ходов мин1в ;

 

П р о д о л ж е н и е

табл . 71

d= 115 мм

d = 127 мм

двойныхЧисло поршнянасоса

а

 

Давление, 2СМ/КГС

мин’/м

 

Давление, *см/кгс

 

Подача

 

Подача

 

 

В

 

 

 

 

 

 

S

л/с

 

 

л/с

 

 

а

 

 

 

28

0,247

4,1

225

0,306

5,1

182

54

0,475

7,9

117

0,590

9,9

95

97

0,855

14,2

65

1,060

17,6

52

125

1,100

18,3

50

1,370

22,8

40

27

0,238

3,9

230*

0,296

4,9

185 *

41

0,362

6,0

134

0,447

7,5

109

73

0,644

10,7

75

0,800

13,3

61

94

0,830

13,8

59

1,030

17,1

47

* При таком давлении допустима кратковременная работа.

Т а б л и ц а 72,

Характеристика ЗЦА-400

Скорость

I

II

III IV

ходов в 1 мин

d = 100

мм

d= 115

мм

d= 127 мм

 

двойныхЧисло поршнянасоса

я

 

Давление, 2см/кгс

я

 

Давление, 2см/кгс

я

 

Давление, 2см/кгс

 

Подача

 

Подача

 

Подача

 

 

В

 

 

В

 

 

В

 

 

 

S

л/с

 

в

л/с

 

1

л/с

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ

 

 

53,4

0,390

6,5

400

0,516

8,60

305

0,775

11,25

232

76,2

0,576

9,6

270

0,762

12,7

205

0,966

16,10

163

112,5

0,852

14,2

182

1,122

18,7

138

1,428

23,80

110

156,0

1,182

19,7

131

1,560

26,0

100

1,980

33,00

79

Сравнивая рг с давлением, развиваемым насосом агрегата, видим,

что р г > р у

и

рг < р1У.

Значит,

закачку цементного раствора

начинаем на

IV

скорости

(91,5 > 8 0

> 7 0 ).

Определяем,

сколько

цементного

раствора будет закачано на

IV и V скоростях.

Высота столба цементного раствора, который необходимо зака­ чать на IV скорости, равна

k i v

Ю (Рг Р у )

V p “

Т ц - Р - Т г л . р ’

350