25150 (586568), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

q _ГЦ^МИН < q_ГЦ < q_ГЦ^МАКС, (2.90)

где q _ГЦ^МИН - минимально возможный удельный вес гельцементного раствора Н/м^3,q_ГЦ^{МАКС -} максимально возможный удельный вес гельцементного раствора, при которой ещё не произойдет гидроразрыв пород Н/м^3.

Облегченный гельцементный раствор применяется для снижения гидростатического давления на горные породы. Практикой установлено, что достаточно удовлетворительные свойства цементного камня получаются при облегчении гельцементного раствора до удельного веса q _ГЦ^МИН=1,3210⁴ Н/м^3.

Максимальный удельный вес гельцементного раствора, при которой ещё не произойдет гидроразрыв пород, определяется из выражения:

q_ГЦ^МАКС = (Lq_СР - h_БРq_БР - h_ЦРq_ЦР) /h_ГЦ Н/м³, (2.91)

где q_СР - допустимое средневзвешенное значение удельного веса жидкости за колонной, Н/м³;

h_БР - расстояние от устья скважины до уровня тампонажной смеси в затрубном пространстве, м;

h_{ГЦ -} высота столба гельцементного раствора, м;

h_ЦР - высота столба чистого цементного раствора, м; принимается - 550 м;

q_БР - удельный вес чистого цементного раствора из портландцемента и может быть принят 1,8310⁴ Н/м³.

Допустимое средневзвешенное значение удельного веса жидкости за колонной определяется из выражения:

q_СР=Р_ГР/ (L [1+λ_ЗП (V_ЗП) ²/2g (D_Д - D) К_К]) Н/м³, (2.92)

где Р_ГР - давление гидроразрыва пород в призабойной зоне, МПа; λ_ЗП - безразмерный коэффициент гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве; V_ЗП - скорость движения потока в затрубном пространстве, м/с; D_C - диаметр скважины, м; D - наружный диаметр обсадных колонн, м; К_К - коэффициент кавернозности. По формуле (2.92) получится:

q_СР=52,18 / (3105 [1+0,035 1,5²/29,8 (0,2159 -0,146) 1,7]) =1,6810⁴ Н/м^3.

Таким образом, из выражения (2.91) получается:

q_ГЦ^МАКС = (31051,6810⁴ - 4501,0810⁴ - 3201,8310⁴) /2155=1,9210⁴ Н/м^3.

Так как q_ГЦ^МАКC>q_ГЦ^МИН, то цементирование обсадной колонны в одну ступень возможно. При этом значение удельного веса гельцементного раствора может быть принято по условию (2.90) в пределах 1,32…1,9210⁴ Н/м³.

Рассчитывается объем буферной и продавочной жидкостей и тампонажной смеси.

Объем тампонажной смеси определяется объемом затрубного пространства, подлежащего цементированию, и объемом цементного стакана.

V_ТС=V_ЗП+V_СТ м³, (2.93)

где V_ЗП - объемом затрубного пространства, м³; V_СТ - объемом цементного стакана, м³. При цементировании затрубного пространства часто используется тампонажная смесь разного состава. В частности, интервал эксплуатационного объекта цементируют чистым цементным раствором, а вышележащий интервал - облегченной тампонажной смесью (гельцементом).

Тогда:

V_ЗП= V^ЗП_ЦР+V_ГЦ м³, (2.94)

где V^ЗП_ЦР - объем цементного раствора в затрубном пространстве, м³; V_ГЦ - объем гельцементного раствора, м³. Объем цементного раствора в затрубном пространстве составит:

V^ЗП_ЦР=/4 (D_Д² - D²) К_К h_ЦР м³, (2.95)

где D - наружный диаметр обсадной колонны, м;

h_ЦР - высота столба цементного раствора, м.

V^ЗП_ЦР=3,14/4 (0,2159² - 0,146²) 1,1 320 =7 м³.

Интервал гельцементного раствора располагается одной частью в необсаженном стволе, а другой в обсаженном. Поэтому объем гельцементного раствора определяется по выражению:

V_ГЦ=/4 [ (D_Д² - D²) К_Кh^С_ГЦ + (D_В² - D²) h^О_ГЦ] м³, (2.96)

где h^С_ГЦ - высота столба гельцемента в необсаженном стволе, м;

h^О_{ГЦ -} высота столба гельцемента в обсаженном стволе, м;

D_В - внутренний диаметр предыдущей колонны, м.

По данным кавернограмм коэффициент кавернозности в интервале: 650 - 2785м К=1,7.

V_ГЦ=3,14/4 [ (0,2159² - 0,146²) 1,7 2135 + (0,2169² - 0,146²) 200] =77,2 м³.

Объем цементного стакана определяется внутренним объемом обсадной колонны в интервале от башмака до кольца "стоп" и находится по формуле:

V_CT=/4d_В²h _CT м³, (2.97)

где d_В - внутренний диаметр обсадной колонны, м;

h_CT - высота цементного стакана, м.

Ориентировочную высоту цементного стакана принимается равной 30 м, исходя из условия 10 м на каждые 1000 м ствола скважины.

V_CT=3,14/4 0,1306² 30 =0,4 м³.

Общий объем цементного раствора составит:

V_ЦР = V^ЗП_ЦР + V_CT м³. (2.98)

V_ЦР = 7+ 0,4=7,4 м³.

Общий объем тампонажной смеси:

V_ТС = V_ЦР + V_ГЦ м³. (2.99)

V_ТС = 7,4+77,2= 84,6 м³.

Рассчитывается удельный вес тампонажной смеси.

Компонентами чистого цементного раствора являются цемент и вода. В качестве цемента, согласно ГОСТ 1581-96 "Портландцементы тампонажные. Технические условия" используем портландцемент тампонажный бездобавочный для умеренных температур марки ПЦТ I - 100, так как облегчающих добавок не требуется, а температура на забое скважины составляет 94⁰С. Удельный вес цемента равен 3,1210⁴Н/м³. В качестве жидкости затворения используем техническую воду, удельный вес которой 1,010⁴Н/м³. Весовое отношение воды к цементу в растворе описывает водоцементное отношение m=0,5 [13, стр.14].

Исходная формула для расчета удельного веса цементного раствора:

q_ЦР= ( (1+m) q_Цq_В) / (q_В+mq_Ц) Н/м³, (2.100)

где q_Ц - удельный вес цемента, Н/м³;

q_Ц - удельный вес технической воды, Н/м³.

По формуле (2.13.11) находим:

q_ЦР= ( (1+0,5) 3,12 10⁴1,0 10⁴) / (1,0 10⁴+0,53,12 10⁴) =1,8210⁴ Н/м³.

Компонентами гельцементного раствора являются цемент, вода, наполнитель (глинопорошок) и наполнитель (при необходимости). В качестве цемента используем портландцемент тампонажный ПЦТ I - 100, с удельным весом 3,1210⁴Н/м³, в качестве жидкости затворения используем техническую воду, удельный вес которой 1,010⁴Н/м³. В роли наполнителя используем бентонитовый порошок с удельным весом 2,8 10⁴Н/м³.

Ранее было определено, что значение удельного веса гельцементного раствора находится в приделах 1,32…1,92 10⁴Н/м³. По табл.3.2.1 [13, стр.17] выбирается удельный вес гельцементного раствора равной 1,5310⁴Н/м³ и принимается значение глиноцементного отношения равным 0,33.

Водоцементное отношение находим по формуле:

М = 0,5+2,2 Б, (2.101)

где М - водоцементное отношение;

Б - глиноцементное отношение.

М = 0,5+2,2 0,33=1,23.

Окончательное значение удельного веса гельцементного раствора рассчитываем по формуле:

q_ГЦ= (М+1+Б) / (М/q_В+1/q_Ц +Б/q_Н) Н/м³, (2.102)

где q_{Н -} удельный вес наполнителя.

Таким образом получаем:

q_ГЦ= (1,23+1+0,33) / (1,23/110⁴+1/3,12 10⁴ +0,33/2,8 10⁴) =1,5310⁴ Н/м^3.

Определяется потребное количество составных компонентов для тампонажной смеси.

Для чистого цементного раствора необходимо найти количество цемента и воды. При принятом водоцементном отношении m количество цемента определяется следующим образом. В одном кубометре цементного раствора содержится цемента - _Ц; воды - m _Ц, удельный вес 1 м³ раствора составляет - q_Р. Тогда расход цемента на 1 м³ раствора составит:

_Ц = q _ЦР / (1+m), т/м³. (2.103)

_Ц = 3,1210⁴/ (1+0,5) =2,08 т/м³.

Расход воды на 1 м³ раствора составит:

_В =m _Ц т/м³. (2.104), _В =0,5 2,08=1,04 т/м³.

Потребное количество цемента для приготовления всего объема цементного раствора определяется по формуле:

G_Ц^I =V_{ЦР Ц} K т. (2.105)

Где К - коэффициент неизбежных потерь цемента при затворении, принимается 1,05.

G_Ц^I=7,4 2,08 1,05= 16 т.

Потребное количество воды для приготовления всего объема цементного раствора определяется по формуле:

G_В^I = m G_Ц^I т. (2.106)

G_В^I= 0,5 16=8 т.

Для гельцементного раствора необходимо найти количество воды, цемента и наполнителя (глинопорошка). При принятых значениях водоцементного и глиноцементного отношений находим количество цемента. В одном кубометре раствора содержится: цемента - _Ц; воды - М _Ц; глинопорошка - Б _Ц.

Расход цемента на 1 м³ раствора составит:

_Ц = q_ГЦ/ (1+М+Б) т/м³. (2.107)

_Ц = 1,5310⁴/ (1+1,23 +0,33) =0,598 т/м³.

Расход воды на 1 м³ раствора составит:

_В = М _Ц т/м³. (2.108)

_В =1,23 0,598 = 0,736т/м³.

Расход глинопорошка на 1 м³ раствора составит:

_Н =Б _Ц т/м³. (2.109)

_Н =0,33 0,598 = 0, 197 т/м³.

Общее количество цемента определяется как:

G_Ц^II=V_{ГЦ Ц} K т. (2.110)

G_Ц^II =77,2 0,598 1,05=48,5 т.

Общее количество воды определяется как:

G_В^II =М G_Ц т. (2.111)

G_В^II=1,23 48,5= 60 т.

Общее количество наполнителя определяется как:

G_Н = Б G_Ц^II т. (2.112)

G_Н = 0,33 48,5=16 т.

На весь объем цементирования скважины суммарное количество цемента составит:

∑ G_Ц =G_Ц^I +G_Ц^II т. (2.113)

∑ G_Ц = 16 + 48,5 = 64,5 т.

Суммарное количество сухого порошка (цемента и наполнителя) составит:

∑ G = ∑ G_Ц + G_Н т. (2.114)

∑ G = 64,5+16=80,5 т.

Рассчитывается объем продавочной жидкости.

Продавочная жидкость служит для вытеснения тампонажной смеси из обсадной колонны в затрубное пространство с помощью продавочной пробки.

В качестве продавочной жидкости используется буровой раствор, объем которого определяется по формуле:

V_ПЖ = (∑ (d _I²/4l _I)) K^I м³, (2.115)

где d_I - внутренний диаметр соответствующей секции обсадной колонны;

l _I - длина соответствующей секции (без учета цементного стакана);

К^I - коэффициент, учитывающий сжатие пузырьков воздуха в продавочной жидкости и деформацию обсадной колонны (К^I= 1,03).

V_ПЖ = ( (3,140,1306²/4110) + (3,140,132²/42990)) 1,03=43,2 м³.

Определяем тип и объем буферной жидкости.

Буферная жидкость закачивается в обсадную колонну перед тампонажной смесью и выполняет следующие функции:

Отделяет в затрубном пространстве тампонажную смесь от вышерасположенного бурового раствора, что препятствует их смешению. В противном случае при смешивании тампонажного и бурового растворов часто образуется трудно прокачиваемая смесь.

Очищает стенки скважины от глинистой корки, что в дальнейшем улучшает контакт цементного камня с породой.

Облегчает процесс вытеснения бурового раствора, обеспечивая большую степень замещения бурового раствора цементным.

Характеристики

Список файлов ВКР