8. Цементирование обсадных колонн.

Способ цементирования – одноступенчатое с двумя пробками

Расчет цементирования обсадных колонн.

При расчёте цементирования скважины определяются следующие показатели:

1. V_цр=0,785 х К₁[Кк х Н_ц х (D²_д – D²_ок) + d²_ок х h_c], м³ (9.1)

К₁ – коэффициент потерь цемента (1.03 – 1.05)

К_к – коэффициент кавернозности (Определяется по кавернометрии 1.20-1.25)

D_д – диаметр долота, м

D_ок - диаметр обсадной колонны, м

d_ок – внутренний диаметр обсадной колонны, м

Н_ц – высота подъема цементного раствора в затрубном пространстве, м (1200)

h_c – высота цементного стакана, м (обычно 10-15м.)

V_цр=0,785 х 1.03 [1.20 х 1200 х (0.200² – 0.1397²) + 0.373² x 10]=24.97 м³

2. Количество сухого цемента

G_ц= V_цр x q_ц, т (9.2)

q_ц - норма расхода сухого цемента для приготовления 1м³ цементного раствора (1.22 т/ м³)

G_ц=24.97х 1.22=30.46 т

3. Объем воды V_в для приготовления цементного раствора

V_в = G_ц x m/ρ_в (9.3)

m- водоцементный фактор (0.5)

ρ_в- плотность воды кг/м³

V_в =30.46х (0.5/1000)=0.015 м³

4. Объем продавочной жидкости V_пж равен

V_пж= К_ж х 0.785 х D²_экс.в.н х (Н - h_c), м³ (9.4)

К_ж – коэффициент потери воды (1.1 – 1.2)

d_экс.в.н – внутренний средний диаметр эксплуатационной колонны, м; (0.1243 м)

Н – длина эксплуатационной колонны, м (1200)

V_пж= 1.1 x 0.785 x 0.1243² x (1200 - 10)= 15.9 м³

5. Максимальное давление цементирования

P_ц.max=P_г+P_ρ (9.5)

P_г= 0.02 x H + 16 – гидростатическое давление цементирования (9.6)

P_ρ=(H_ц – h_c)(ρ_цр – ρ_цж)/10 – давление разности плотности жидкостей, участвующих в цементировании. (9.7)

ρ_цр=1080 кг/м³

ρ_пж=1860 кг/м³

P_г=0.02 x 1200 + 16=40 МПа

P_ρ=(1200 - 10)(1080 – 1860)/10= -0.093 МПа

P_ц.max=40 – 0.093= 39.9МПа

6. Количество цементирующих агрегатов, необходимых для цементирования.

n_ца=Q_ца/q_ср + 1 (9.8)

Q_ца – суммарная производительность агрегата.

q_ср – средняя производительность цементирующего агрегата за время цементирования скважины м³/с (берется из справочника и усредняется по применяемым скоростям цементирования)

n_ца=40/6.7+ 1= 6

Так, как я собираюсь использовать 3 и 4 скорости агрегата , беру среднее число q_ср =6.7

Принимаем 6 агрегатов ЦА - 300

Таблица 5

Скорость агрегата	Qна, л/с	P1 МПа
Цементировочный агрегат ЦА – 300
D = 100 мм
I	1,4	40
II	2,5	32
III	4,8	16
IV	8,6	9

Q_ца=F₃ x V_кр, дм³/с (9.9)

F₃ – площадь поперечного сечения затрубного пространства, м²

V_кр – скорость подъема цементого раствора в затрубном пространстве (2 м/с)

F₃=0.785 x K x (D²_д – D²_эн), м² (9.10)

K – коэффициент кавернозности

D_д – диаметр долота, м

D_эн – наружный диаметр эксплуатационной колонны, м

F₃=0.785 х 1.2 х (0.200² – 0.1397²) = 0.019 м²

Q_ца=0.019 х 2 = 0.038 м³/с = 38дм³/с

7. Число цементосмесительных машин n_см принимается из расчета одна цементосмесительная машина на два цементировочных агрегата

n_см= n_ца/2= 6/2=3 (9.11)

Принимаем 3 цементных машины (УС6-30)

8. Время цементирования Т_ц равно:

Т_ц = (V_цр + V_пж)/(n_ца х q_ср) + 10 (9.12)

Т_ц =(24.97 x 15.9)/(6 х 6.7) + 10=19.9 мин