где F4 р — объем цементного |
раствора, закачиваемого |
на соответ |
ствующих скоростях, в м3; |
Упр — объем продавочной |
жидкости, |
закачиваемой на соответствующих скоростях, в м3; q — |
производи |
тельность цементировочных агрегатов на соответствующих скоростях в м3/мин; Го — время, необходимое на отвинчивание бурильных труб от хвостовика, в мин.
Остальные расчеты не отличаются от расчета одноступенчатого цементирования.
П р и м е ч а н и е . Если цементирование хвостовика осуществляется с применением специальной муфты, то необходимо определить время падения шара для открытия боковых отверстий.
Задача 210. В скважину глубиной 4000 м спущен хвостовик длиной 1500 м на 146-мм бурильных трубах. В верхней части хвосто вика установлена специальная заливочная Муфта. Для открытия боковых отверстий муфты во время цементирования в бурильные трубы сбрасывается стальной шар.
Определить продолжительность падения шара, если расход про мывочной жидкости составляет 20 л/с; толщина стенки бурильных труб 10 мм; диаметр шара 30 мм; удельный вес глинистого раствора
1,2 тс/м3.
Решение. Определяем скорость потока жидкости в трубах
С103F *
где Q — расход промывочной жидкости в л/с; F — площадь про ходного канала труб в м2; Тогда
с = |
1,61 м/с, |
|
10® • 0,785 • 0,1262 |
Определяем скорость погружения шара в покоящейся жидкости (режим турбулентный)
где К — опытный коэффициент, принимается равным 16; d — диа метр шара в см; угл р — удельный вес глинистого раствора в тс/м3;. 7м — удельный вес материала труб в тс/м3.
Тогда
Определяем скорость падения |
шара в |
движущейся жидкости |
У = С+ И, |
|
V = 1,61 + 0,655 - 2,265 м/с. |
падения |
шара |
Определяем продолжительность |
где L s глубина установки заливочной муфты в м
|
|
Т |
2500. |
= 18,4 мин. |
|
|
60 • 2,265 |
|
|
Определяем количество глинистого раствора за время падения |
|
шара: |
60Q T |
t 60 • 20 • 18i4 |
|
тп |
|
1000 |
|
1000 |
|
|
|
Расчет цементирования колонн, спускаемых секциями.
Расчет цементирования первой нижней секции аналогичен рас чету цементирования хвостовика.
Расчет цементирования второй секции (верхней) аналогичен расчету одноступенчатого цементирования.
Расчет цементирования по методу Н. К. Байбакова.
Задача 211. Рассчитать цементирование скважины по методу Н. К. Байбакова, если глубина скважины 2500 м; диаметр эксплуата ционной колонны 168 мм; приемистость пласта 0,4 м3/мин. В сква
жину спущены насосно-компрессорные трубы |
диаметром |
114 мм |
на глубину 2400 м; среднегодовая температура воздуха 10 °С. |
Решение. Определяем температуру на забое скважины |
|
t = 0,025# + 1 0 = 0,025.2500 + 10 = 72,5 °С. |
|
Согласно данным табл. 73, выбираем цемент для «горячих» сква |
жин (Гсхв = 1 ч 45 мин). |
|
|
|
|
|
|
Определяем допустимое время цементирования |
|
ТД0П= 0,75ТСХВ=»0,75 • 105 = 79 мин. |
|
Определяем объем насосно-компрессорных |
труб |
|
у = яовн. н = 0)785 ,одооз .2400 = |
18,9 м3. |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
Определяем время заполнения объема насосно-компрессорных |
труб при условии работы одного |
агрегата ЦА-300 на V |
скорости |
V . ю® |
18,9 • Ю3 |
19 мин. |
|
gv -60 |
16,6 • 60 |
|
|
|
|
Время промывки насосно-компрессорных труб при работе одного |
агрегата ЦА-300 на IV скорости |
|
|
|
|
Тпр — |
18,9 • 10® |
24,4 мин. |
|
|
12,96 • 60 |
|
|
|
|
|
|
|
Время продавки цементного раствора в пласт |
|
|
т = Тдоа- (Т3+ Т пр) = 79 - |
(19 + 24,4) = 35,7 мин. |
|
Определяем количество цементного раствора, которое может быть з акачано в пласт за 35,7 мин,
F4 р = 0,4 • 35,7 = 14,3 м3.
Определяем количество сухого цемента
е « “ 1ГоГ54 '8 4 ' 1 4 '3 ” 17'5 т '
т. е. один бункер цементосмесительной машины.- Количество воды, необходимое для приготовления цементного
раствора, составляет Ув = 0,5<7Ц= 0,5 • 17,5 = 8,75 м3.
Оп ределение количества утяжелителя для утяжеления цементного раствора
Задача 212. Требуется определить расход цемента и утяжелителя для приготовления 1 м3 утяжеленного цементного раствора, если
|
|
|
|
|
|
|
плотность глинистого раствора угл = |
2,1 г/см3; плотность |
утяже |
лителя YyT = 4,5 г/см3; |
водо-цементное |
отношение |
т = 0,5. |
Плот |
ность |
утяжеленного цементного раствора уу ц р = |
2,5 г/см3; |
плот |
ность |
сухого цемента уц = 3,15 г/см3; плотность воды ув = |
1 |
г/см3. |
Решение. Отношение |
веса утяжелителя к весу |
сухого |
цемента |
в единице объема утяжеленного цементного раствора определяется
по |
формуле |
|
|
|
|
|
( l + |
m — |
) Yy. ц. р — (l + m) Yu |
|
|
т0 = —-------- ^ |
-------------------------. |
|
0 |
|
|
Yn |
|
|
|
(Yu— Yy. ц. р) ~YyT |
|
|
Подставляя данные, получаем |
|
|
|
(1 + 0,5 |
|
2 ,5 - (1 +0,5) 3,15 |
1 ,21. |
|
|
|
|
3,15 |
|
|
(3,15-2,5) |
|
|
|
4,5 |
|
|
Расход сухого цемента на приготовление 1 м3 утяжеленного це |
ментного раствора равен |
|
|
|
|
^ |
YuYytYb |
|
|
3,15-4,5-1 |
= 0,916 т. |
YBYyT+ moYuYB+mYuYyr |
1 • 4 ,5 + 1 ,2 1 • 3,15 • 1 + 0 ,5 |
• 3,15 -4,5 |
Тогда расход утяжелителя равен
qyT — m0q —1,21 -0,916 = 1,112 т.
Определение высоты подъема цементного раствора
Задача 213. Определить высоту подъема цементного раствора в
|
|
|
|
|
|
|
|
|
затрубном пространстве, если конечное давление |
по манометру на |
обсадной |
колонне составляет рк — 129 кгс/см2; глубина скважины |
Н = 3300 м; удельный вес цементного раствора уц р = |
1,9 тс/м3; |
удельный вес |
продавочного глинистого |
раствора |
угл р = |
1,3 тс/м3; |
высота цементного |
стакана в обсадной |
колонне |
h = 10 м; удель |
ный вес |
раствора |
в |
скважине |
до закачки цементного |
раствора |
7гл. Скв = |
1.3 тс/м3. |
|
подъема |
цементного раствора по |
давлению |
Решение. |
Высота |
определяется по следующей формуле:
тг |
_ |
Рк— (0,02# 4-16) |
h. |
ц' р |
|
ОД (Уц. р — Yrji. р) |
|
|
Подставляя данные, получаем |
|
|
129—(0,02-3300+16) |
10 = 800 м, |
Н,ч. р |
0,1 (1,9-1,3) |
|
Задача 214. Определить |
высоту |
подъема цементного раствора |
в затрубном пространстве, если удельный вес глинистого раствора
в скважине |
до |
закачки |
цементного раствора угл ^ |
= |
1,3 тс/м3, |
а удельный вес продавочного глинистого раствора упр = |
1,2 тс/м3. |
Остальные данные приведены в задаче 213. |
|
|
Решение. |
Определяем |
высоту |
подъема цементного |
раствора |
для данных условий по следующей формуле: |
|
|
|
тт |
_ 10 [Рк —(0,02Я + 16)] —Ду2я + Духh |
|
|
где |
ц- р — |
(Дуг—Ду2) |
|
|
aYi = Y4. р — YnP = l,9 — 1,2 = 0,7 тс/м3; |
|
|
|
|
|
|
^Y2= Yi-л. скв |
Ynp = li3 |
1,2 = 0,1 тс/м3. |
|
|
|
10 [129 —(0,02 -33004-16)] —0,1 - 3300 + 0,7 -10 |
0 /с |
|
|
-----------------------------ТгГп ----г Г 7 \ -------------- ‘---------------= |
2ЛЭ М. |
Определение количества ускорителей и замедлителей схватывания цементного раствора
Задача 215. Цементный раствор необходимо обработать ССБ с целью замедления начала схватывания в количестве 1% сухой ССБ. Количество цемента 20 т. Имеется жидкая ССБ, плотность которой 1,26 т/м3; концентрация сухого вещества в жидкой ССБ 0,5, т. е. в 1 т жидкой ССБ содержится 0,5 т сухого вещества и 0,5 т воды. Определить потребное количество жидкой ССБ.
Решение. Потребное количество жидкой ССБ определяется по формуле
G P
^ССБ
10°Yccb^c
где G — вес цемента в кг; Р — количество сухой ССБ в % от веса цемента; уссв — плотность жидкой ССБ в т/м3; К с — концентра ция сухого вещества в жидкой ССБ.
|
Бссб |
20 |
000- 1,0 |
318 л. |
|
100 |
• 1,26 • 0,5 |
|
|
|
Задача 216. Определить количество хлористого кальция для обра ботки 20 т цемента с целью ускорения процесса схватывания це ментного раствора, если добавка СаС12 должна составлять 2% по весу к сухому цементу; в техническом СаС12 содержится 65% без водного СаС12; водо-цементное отношение 0,45.
Решение. Определяем количество безводного хлористого кальция
Gcaci2 = |
20000-2 |
400 кг. |
|
|
|
100 |
|
|
|
Определяем количество |
водного |
хлористого |
кальция |
£caci, = |
400•100 |
615 кг. |
|
|
|
65 |
|
|
|
Определяем количество пресной воды для растворения 615 кг |
водного СаС12 при разных температурах |
|
|
£н,о = |
GCaCl2 '■100 |
|
|
т |
|
|
где т — число, показывающее, |
сколько частей |
СаС12 растворяется |
в 100 частях воды при разных температурах. |
|
При температуре 10 °С |
|
|
|
|
|
/110 _ |
615 • 100 |
_, _„ |
„ |
|
k"H*0 |
- ^q3 e 29,4 |
* |
^ * |
|
При температуре 20 °С |
|
|
|
|
|
бнг0 = ~Yq3.4 2 ° |
= 1.44 м3. |
|
При температуре 30 °С |
|
|
|
|
|
/-iso |
615 ■100 |
а по |
ч |
|
= 1 0 ^ 5 0 4 |
^= 1 ’23 |
М |
|
Определяем количество воды, необходимое для приготовления це ментного раствора
|
БВ= ТБСЦ, |
|
где W — водо-цементное |
отношение; |
С?ц — количество сухого |
це - |
мента в т. |
|
|
|
VB= |
0,45 •20 = 9 т *==* 9 м3. |
|
Определяем количество раствора |
хлористого кальция в |
1 м8 |
воды, идущей на приготовление цементного раствора. |
|
При температуре 10 °С 1,56 : 9 = |
0,173 м3. |
|
При температуре 20 °С 1,44 : 9 = |
0,16 м3. |
|
