Обоснование потребного объема материалов для приготовления тампонажного раствора
Объем тампонажного раствора определяется объемом кольцевого пространства в интервале цементирования. Цементирование может быть осуществлено раствором на основе тампонажного портландцемента на всю высоту, либо частично. В последнем случае оставшаяся часть заполняется облегченным (утяжеленным) тампонажным раствором. Условно разделим применяемые в этом случае тампонажные растворы на "бездобавочные" и "облегченные".
Объем "бездобавочного" тампонажного раствора :
.
Объем "облегченного" тампонажного раствора:
,
где: - высота подъема "бездобавочного" тампонажного раствора в заколонном пространстве,м;
- расстояние от башмака обсадной колонны до кольца "стоп", м.
Потребное количество тампонажного материала.
Количество тампонажного материала (портландцемента) для приготовления единицы объема "бездобавочного" тампонажного раствора:
.
Потребное количество материалов для приготовления единицы объема тампонажного раствора необходимой плотности ( ) определяется из решения системы уравнений:
;
,
где: - водотвердое отношение;
- массовая доля i - го компонента твердого вещества в тампонажной смеси;
- плотность i - го компонента твердого вещества тампонажной смеси, кг/м3;
- плотность жидкости затворения, кг/м3.
Общая масса тампонажного материала для приготовления тампонажных растворов ( ):
,
где: - коэффициент, учитывающий потери цемента при транспортировке и затворении.
Масса компонентов тампонажной смеси:
.
Количество жидкости затворения для приготовления тампонажных растворов:
,
где: - коэффициент, учитывающий потери воды при затворении.
Количество химических реагентов для регулирования свойств тампонажных растворов (тампонажного камня) определяется в зависимости от процентного содержания химреагента по отношению кмассесухого тампонажного материала.
Необходимый объем продавочной жидкости:
,
где: - объем трубопроводов, связывающий цементировочные агрегаты с цементировочной головкой,м3. Принимается равным =0,5м3
- коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (принимается равным 1,02 - 1,04).
Необходимый объем буферной жидкости, требуемый для разделения бурового и тампонажного растворов, когда нижняя разделительная пробка не используется, определяется в соответствии (10, стр. 90-92)
Обоснование числа смесительных машин и цементировочных агрегатов при закачивании и продавливании тампонажных растворов.
Определяется число смесительных машин ( ):
,
где: - насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м3;
- емкость бункера смесительной машины, м3.
Процесс закачивания тампонажного раствора должен осуществляться с максимальной производительность». При этом производительность цементировочных агрегатов должна примерно соответствовать производительности смесительных машин.
Число цементировочных агрегатов в этом случае определяется соотношением:
,
а их общая производительность:
,
где: - производительность одной смесительной машины, м3/с;
- суммарная производительность цементировочных агрегатов, м3/с;
- максимальная производительность цементировочного агрегата, м3/с.
При закачивании продавочной жидкости число цементировочных агрегатов увеличивается на один агрегат, что связано с необходимостью "стравливания" разделительной пробки.
В процессе закачивания тампонажного раствора или продавочной жидкости возможны следующие осложнения:
- поглощения тампонажного раствора из-за превышения гидростатического давления составного столба жидкостей в заколонном пространстве над пластовым давление;
- разрыв сплошности потока закачиваемых жидкостей из-за повышенной плотности тампонажного раствора по сравнению с плотностью промывочной жидкости.
Для предупреждения этих осложнений и обоснования режима закачивания и продавливания тампонажного раствора строятся зависимости:
где: и - давления на цементировочной головке и в кольцевом пространстве в интервале продуктивного пласта (на забой скважины):
- производительность цементировочных агрегатов.
При этом процесс закачивания жидкостей начинают с максимальной производительностью постепенно снижая до минимальной. Последние 1 - 1,5 м3 продавочной жидкости закачивают одним агрегатов на 1 скорости
- гидростатического давления составных столбов жидкостей в кольцевом пространстве и трубах. Определяются по известным формулам;
- объема закачиваемых жидкостей;
, - гидродинамические давления, обусловленные движением жидкостей в трубах и кольцевом пространстве. Определяются по соответствующим формулам для вязких и вязкопластичных жидкостей в зависимости от режимов течения и вида жидкостей.
Построение зависимостей и от и производится следующим образом:
- задаются несколькими значениями объема закачиваемых тампонажного и продавочной жидкостей ( )
и определяют на каждый момент распределение жидкостей в кольцевом пространстве и обсадной колонне. При принятой производительности цементировочных агрегатов определяют значения и . Изменяется режим работы цементировочных агрегатов и проводятся аналогичные вычисления. Таким образом, для различных режимов работы определяются давления на цементировочной головке и забое в кольцевом пространстве. Результаты вычислений приводятся в виде графика (см. рис. ), куда также наносятся значения давления гидроразрыва и допустимого давления на насосах цементировочных агрегатов. Проводится анализ полученных зависимостей:
- определяется момент снижения давления на цементировочной головке ниже нуля и необходимая величина продавливания на устье;
- определяется режим продавливания из условий
- результаты обобщаются и делается выводы по режимно-технологическим параметрам процесса цементирования.
Пример. На рисунке "а" сплошными линиями приведены зависимости , на рисунке "б" - . Из нижнего рисунка видно, что закачивание жидкостей согласно условию можно осуществлять на 4 скорости в объеме А1, на третьей - В1, второй -- С1 и остальное на первой скорости. При закачивании жидкости в объеме давление снижается ниже нуля: возникает разрыв сплошности потока. Максимальная величина отрицательного давления при производительности на которой осуществляется закачивание жидкости в этот момент ( на данном рисунке ) составляет . Для предупреждения разрыва сплошности потока в кольцевом пространстве на устье необходимо создать противодавление по величине равным . Поэтому давление на цементировочной головке и на забое скважины увеличится, кривые сдвинутся влево (пунктирные линии). Анализируя их, имеем:
Рис. Зависимости давлений в кольцевом пространстве на забое скважины (а) и на цементировочной головке (б) от производительности цементировочных агрегатов и объема закачиваемых жидкостей.
Количество жидкости закачиваемой на четвертой скорости -А2,на третьей скорости - B2, второй - С2 и на первой Д2. Из условия соответственно для первого случая - A3, В3, C3 Д3, - второго - A4, В4, C4 Д4 Совместно условий и выполняются при закачивании на четвертой скорости объема жидкости А = А4, на третьей В = В4, на второй - С = С4 и на первой Д = Д4.
При разработке рекомендаций следует учитывать, что последние I - 1,5 м3 продавочной жидкости в целях предупреждения порыва колонны вследствие возможности гидравлического удара, при посадке разделительной пробки на кольцо "стоп", следует закачивать с наименьшей производительностью.
Дата добавления: 2015-03-09; просмотров: 1258;