Обоснование технологических параметров процессов закачивания и продавливания тампонажного раствора

Определяется число смесительных машин для каждого вида тампонажного материала (п_см)

                               п_см = G _тм / т_нас ^. V _бунк ,                                                            (11)

где т_нас - насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м³;

 V_бунк - емкость бункера смесительной машины, м³.

Следует помнить, что смесительные машины (2СМН-20, АС-20) имеют транспортную грузоподъемность 10 т., тогда как, в стационарных условиях их грузоподъемность составляет 20 т. Это необходимо учитывать при определении числа смесительных машин, и при необходимости планировать привлечение цементовозов для доставки цемента на буровую.

Тип цементировочного агрегата зависит от выбранных смесительных машин. Например, цементировочные агрегаты ЦА-400 не имеют водяного насоса, поэтому их следует использовать с машинами АС-20, имеющими такой насос. В комплекте цементировочных агрегатов ЦА-320 имеется водяной насос для подачи воды в смеситель при затворении тампонажного раствора и эти агрегаты, возможно, использовать в паре со смесителем 2СМН-20. Характеристики цементировочных и насосных агрегатов приведены и таблице 9.

Таблица 9

Подача и давление развиваемое цементировочными агрегатами

Примечание. Подача Q в л/с, давление Р в МПа.

Количество цементировочных агрегатов (ЦА), работающих совместно с конкретной цементно-смесительной машиной определяется производительностью смесителя по тампонажному раствору и суммарной производительностью насосов высокого давления у ЦА, производящих закачку приготовленного раствора в скважину.

Эти производительности должны соответствовать друг другу. Производительность смесителя по тампонажному раствору зависит от производительности водяного насоса Q _вн и состава тампонажного раствора

                            Q _см = Q _в / (В/Ц)^. q_c                                        (12)

Примерные производительности смесительных машин показаны в табл. 10.

Таблица 10

Производительность смесительных машин по тампонажному

раствору, л/с

Из табл. 10, например, следует, что при Q _в = 13 л/с с каждой смесительной машиной должны работать не менее двух ЦА-320 (максимальная производительность ЦА-320 при втулках диаметром 125 мм равна 14 л/с).

При Q _в = 7 л/с при использовании ЦА-400, с каждой смесительной машиной можно использовать один цементный агрегат. Следует также учитывать, что в процессе цементирования возможны поломки ЦА, поэтому во избежание перерывов в работе при цементировании глубоких скважин стремятся с каждой смесительной машиной обвязывать два ЦА.

Общее количество ЦА зависит от графика работы смесителей. При параллельной (одновременной) работе смесителей в приготовлении и закачке тампонажного раствора участвуют все ЦА. Естественно, что параллельно могут работать смесители, загруженные одним тампонажным материалом.

В процессе приготовления и закачки тампонажного раствора в скважину целесообразно использовать осреднительную емкость. Особенно это важно при последовательной работе смесительных машин. В этом случае ЦА, обвязанные со смесительными машинами, откачивают приготовленный тампонажный раствор в осреднительную емкость, а другие цементировочные (ЦА) или насосные (АН) агрегаты нагнетают тампонажный раствор из нее в скважину. Суммарная производительность насосных агрегатов, откачивающих тампонажный раствор из осреднительной емкости, должна соответствовать производительности смесительных машин готовящих тампонажный раствор. Закачку тампонажного раствора в скважину целесообразно начинать, когда осреднительная емкость заполнится больше, чем на 50%. В качестве осреднительной емкости чаще всего используются смесительные машины (с демонтированными шнеками для подачи тампонажного материала) с объемом 14 м³.

Следует учесть, что при больших скоростях закачки тампонажного раствора при параллельной работе смесительных машин давление на цементировочной головке может превысить допустимое давление цементировочных агрегатов из-за чрезмерного роста гидравлических сопротивлений внутри обсадной колонны и кольцевом пространстве.

Для обеспечения непрерывности потока процесс продавливания должен начинаться с производительностью, на которой закачивается закачка цементного раствора.

Для обоснования режимов продавки тампонажного раствора можно использовать графический метод. Для этого задаются несколькими значениями объема продавочной жидкости, например, V_пр = 0; 25; 50; 75; 100 %, и рассчитывают на каждый момент распределение жидкостей в кольцевом пространстве и обсадной колонне. Затем определяют давления на устье скважины, на забое и против наиболее слабого пласта в статических и динамических условиях при различных расходах продавочной жидкости. Значения расходов зависят от типа, количества и производительности ЦА, принимающих участие в продавке цементного раствора. Результаты вычислений могут оформляться в виде графиков. Графики изменения давлений можно рассчитать и на весь процесс цементирования, включая закачку буферной жидкости, облегченного тампонажного раствора, цементного раствора нормальной плотности и продавочной жидкости

Отмечая на графиках значения допустимых давлений, развиваемых насосами цементировочных агрегатов [Р_нас] и давлений начала поглощения рассчитывают моменты изменения режимов продавки – перехода на меньшую подачу насосов ЦА или изменения количества ЦА, участвующих в продавке. Полученные выводы обобщаются, и окончательно устанавливается режимно - технологические параметры процесса закачки и продавливания цементного раствора. Для предупреждения порыва колонны от гидравлического удара при посадке разделительной пробки на кольцо «стоп», последние 1-1,5 м³ продавочной жидкости следует заканчивать с наименьшей производительностью одним агрегатом.