Расчёт и крепление обсадных колонн (стр. 4 из 7)
Uжi=0.5(
)=0.67 м/с.Критическая скорость течения жидкости при смене режимов определяется по следующей формуле:
Uкр=25
,При плотности промывочной жидкости 1150 кг/м3 и
τ0=8.5·10-3·ρпр.ж.-7=2.8 Па, критическая скорость составит:
Uкр=25
=25 
=1.23 м/с,Так как Uж<Uкр, то режим течения ламинарный.
Тогда:
= 
=18.35, тогда β=0.51.Гидродинамические давления на данном участке составят:
Ргд=
=0.85 МПа.Результаты аналогичных расчетов для различных скоростей спуска эксплуатационной колонны приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
Зависимость гидродинамических давлений от скорости спуска.
| Uсп,м/с | Uж,м/с | Uкр,м/с | Sen | β | Re | λ | Pгд,МПа |
| 0,5 | 0,67 | 1,23 | 18,35 | 0,51 | - | - | 0,85 |
| 1 | 1,34 | 1,23 | - | - | 4382 | 0,0258 | 1,44 |
| 2 | 2,68 | 1,23 | - | - | 7668 | 0,0245 | 3,9 |
| 3 | 4,02 | 1,23 | - | - | 13444 | 0,023 | 8,3 |
| 4 | 5,36 | 1,23 | - | - | 19577 | 0,0218 | 13,9 |
| 5 | 6,7 | 1,23 | - | - | 25904 | 0,0211 | 21 |
Гидростатическое давление на глубине 2700 м составит:
Ргст=ρж·g·L=1150·9.8·2700=30,4 МПа.
Давление гидроразрыва на глубине 2700 м:
gradРгр·Н=0.0173·2700=46,7 МПа.
Тогда: Ргд<Ргр-Рс , Ргд<16,3 МПа.
Допустимая скорость спуска эксплуатационной колонны 5,7 м/с.
Рисунок 6. Зависимость гидродинамических давлений от скорости спуска обсадной колонны.
5. Обоснование способа цементирования, параметров и вида тампонажных материалов
Исходные данные для расчёта цементирования эксплуатационной колонны.
Таблица 5.1.
| Наименование | Размерность | Условное обозначение | Численное значение |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Расстояние от устья скважины:- до башмака колонны- до башмака предыдущей колонны- до уровня цементного раствора- до уровня жидкости в конце эксплуатации- до кровли продуктивного пластаПлотность:- опрессовочной жидкости- бурового раствора за колонной- цементного раствора за колонной- облегчённого цементного раствора за колонной- жидкости в колоннеДлина участка цементного раствора по вертикалиДлина участка глиноцементного раствора по вертикалиДавление опрессовки на устьеПластовое давление в кровле продуктивного пласта | мммммг/см3г/см3г/см3г/см3г/см3ммМПаМПа | LL0hhкэhппропржрцр роцр рнH1H2PопРпл | 2700750440120025901.001.21.831.480.84680158012,526,7 |
Для качественного крепления обсадной колонны выбираем портландцемент ПЦТ-100, процесс цементирования производится в одну ступень.
Определяем водоцементное отношение для облегченного цементного раствора и для цементного раствора по формуле:
;где rц = 3000 кг/м3 - плотность цемента;
- для облегченного цементного раствора:
- для цементного раствора:
Найдем необходимый объем:
- облегченного цементного раствора:
Vо.ц.р.=
Vо.ц.р.=
м3;- цементного раствора:
Vц.р.=
Vц.р.=
м3;- продавочной жидкости:
=( 
- 
+0,5)× 
=(0.0134·2819-0,5+0,5)×1,05=38 
,S=
(0.1461-2·0.0077)2=0.0134 
- буферной жидкости:
Объем буферной жидкости должен быть таким, чтобы высота столба его в межколонном пространстве составляла 200-500 м.
= 
=4 м3Объем воды для приготовления:
Vв=
,где кц –коэффициент запаса тампонажного материала
- для цементного раствора:
кг;Vв=
м3;- для облегченного цементного раствора:
кг;Vв=
м3;Определим необходимое количество смесительных машин
,где
- насыпная плотность цемента; 
- вместимость одного бункера смесительной машины.Количество машин для цементного раствора:
Количество машин для облегчённого цемента:
Общее число смесительных машин и цементировочных агрегатов:
nсм=2+3=5-количество цементно-смесительных машин
nца=1∙nсм+1рез+1вод+1цг=1∙5+1+1+1=8- количество ЦА
Рисунок 7. Схема обвязки агрегатов при цементировании.
1- цементно-смесительная машина 2СМН-20; 2- цементировочный агрегат ЦА-320М; 3- блок- манифольда БМ-700; 4- станция контроля цементирования СКЦ-2М; 5- цементировочная головка; 6- ЦА для подачи воды; 7- ЦА для начала продавки.
Определим производительность одного смесителя.
где qж=7л/с производительность водяного насоса агрегата ЦА-320.
, для цементного раствора. 
, для цементного раствора. 
, для облегчённого цементного раствора. 
, для облегчённого цементного раствора.Определим необходимое количество цементировочных агрегатов(ЦА-320М) для закачки цементного раствора.
При цементировании эксплуатационной колонны закачку буферной жидкости осуществляет один агрегат на 4-ой скорости, готовящийся в последствии закачивать нормальный цементный раствор .
Закачку облегченного цементного раствора осуществляем тремя агрегатами на 3-й скорости.
Закачку цементного раствора ведет два агрегата на 4-ой скорости.
Продавочную жидкость начинаем закачивать одним агрегатом(пробочным) на 1-й скорости, затем его отключают и готовят для заканчивания продавки, а вместо него включают 3 имеющихся агрегата на 4-й скорости. Заканчивают продавку пробочным агрегатом на 1-й скорости для определения момента «стоп».
Участие ЦА в процессе цементирования показано на рисунке 8.
Определим продолжительность закачки агрегатом ЦА-320М
Определяется планируемое время цементирования:
сек,1скорость-Q=2,3л/с
2скорость-Q=4,3л/с
3скорость-Q=8,1л/с
4скорость-Q=14,5л/с
Для закачки используется агрегат ЦА-320М Æ125:
мин; 
мин; 
мин; 
мин;