Обоснование технологических параметров процесса цементирования обсадных колонн, а также потребного количества цементирующих смесей — КиберПедия 

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...

Обоснование технологических параметров процесса цементирования обсадных колонн, а также потребного количества цементирующих смесей

2017-08-11 390
Обоснование технологических параметров процесса цементирования обсадных колонн, а также потребного количества цементирующих смесей 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

Целью расчёта процесса цементирования является определение потребного количества тампонажных материалов, жидкости затворения, продавочной и буферной жидкости, числа цементировочных агрегатов и цементно-смесительных машин, технологических параметров процесса цементирования (объем и производительность цементировочных агрегатов при продавки).

Необходимый для цементирования объём тампонажного раствора определяется по объёму кольцевого пространства в интервале цементирования.

Объем "бездобавочного" тампонажного раствора Vб, м3 определяем по формуле (10)

, (112)

 

где k - коэффициент кавернозности в интервале цементирования;

Lб - высота подъема "бездобавочного" тампонажного раствора, м;

l - расстояние от башмака обсадной колонны до кольца "стоп", м.

Объем "облегченного" тампонажного раствора определяют по формуле

 

(113)

 

где H - общая высота подъема тампонажного раствора в кольцевом пространстве, м.

Произведем расчет технико-технологических параметров относительно эксплуатационной колонны.

Vб=0,785×(((1,02×0,2159)2-0,14612)×210 + 0,1312 ×10) = 4,6 м3;

V0=0,785×((l,02×0,2159)2-0,14612)×(1490-210) = 27.3 м3.

Потребное количество тампонажного материала для приготовления единицы объема "бездобавочного" тампонажного раствора определяют по формуле

 

, (114)

 

где rб- плотность "бездобавочного" тампонажного раствора, кг/м3;

B/T - водотвердое отношение данного цемента.

 

Потребное количество материала для приготовления единицы объема

"облегченного" тампонажного раствора (go) определяем из решения системы уравнений

 

 

где r0 - плотность "облегченного" тампонажного раствора, кг/м3;

ai - массовая доля i-ro компонента твёрдого вещества;

ri - плотность i-ro компонента твёрдого вещества, кг/м3;

rб rж - плотность соответственно без добавочного тампонажного раствора и жидкости затворения, кг/м3.

Miтр = K.m-gi×Viтр,(117)

 

где кт =1,03¸1,06 - коэффициент, учитывающий потери цемента при транспортировке и затворении.

 

Далее находим массу компонентов тампонажной смеси:

 

.(118)

 

Количество жидкости затворения для приготовления тампонажных растворов определяем по формуле

 

, (119)

 

где Кв =1,08¸1,10 - коэффициент, учитывающий потери воды при затворении.

 

 

МQбтм = 1,04 × 1200 × 4,6 = 5740 кг;

МQотр = 1,04 × 668 × 27,3 = 18966 кг;

М аб = 1×5740 = 5740 кг;

Мао = 0,9 × 18966 = 17769;

Мжб =1,1 × 0,5 × 5740 = 3157 м3;

Мжо=1,1×1,17 × 18966 = 24409 м3.

 

Рассчитаем необходимый объем продавочной жидкости по формуле

 

, (120)

 

где D- коэффициент сжимаемости продавочной жидкости, принимаем равным D=1,02¸1,04;

Vм - объем трубопроводов, связывающих цементировочные агрегаты с цементировочной головкой, принимаем равным Vм =0,5 м3.

 

Vпр.ж = 1,02(0,785 -0,1312 × 1940 + 0,5) = 27,2 м3.

 

Необходимый объем буферной жидкости, требуемый для разделения бурового и тампонажного растворов, когда используется нижняя разделительная пробка, определяется в соответствии с [17] для кондуктора - 50 м3, для направления - 10 м3, эксплуатационной колонны -12 м3. В качестве буферной жидкости используем воду.

Аналогично производятся расчеты потребного количества цементирующих смесей для и кондуктора.

В интервале цементирования направления используем "бездобавочный" тампонажный раствор. Объемы и потребное количество материалов будет таковым:

 

Vб= 2,56 м3, М Qбтм=3194,4 кг, M аб = 3194,4 кг, Мжб = 6111,2 кг.

 

В виду небольшой глубины направления расчет Vnp ж для неё не проводим. Считаем, что он обеспечивается имеющимся в наличии буровым раствором.

В интервале цементирования кондуктора также используем "бездобавочный" тампонажный раствор. Объемы и потребное количество материалов будет таковым:

 

Vб = 10,1 м3; МQ6TM= 12569,2 кг; М аб = 12569,12 кг, М жб = 6913,0 кг.

 

Необходимый объем продавочной жидкости Vпр.ж=17,92м3.

 

Обоснование числа смесительных машин и цементировочных агрегатов при закачивании и продавливании тампонажных растворов

Для приготовления тампонажных растворов используются смесительные машины типа 2СМИ-20.

Число смесительных машин ПсМ принимается с учетом рассчитанного объема тампонажного материала, при условии, что в каждую машину можно загрузить не более 20000 кг материала.

nсм = Мбmм /20000, (121)

 

Процесс закачивания тампонажного раствора должен осуществляться с максимальной производительностью цементировочных агрегатов должна примерно соответствовать производительности смесительных машин.

Qца =nCM × qCM, (122)

 

где Qца - суммарная производительность цементировочных агрегатов,м3/с;

qсм - производительность одной смесительной машины, м3/с, принимаем из [14].

 

Число цементировочных агрегатов в этом случае определяется соотношением

 

(123)

 

где qца - максимальная производительность цементировочного агрегата, м3/с.

 

Рассчитаем число смесительных машин и цементировочных агрегатов для цементирования эксплуатационной колонны по формулам

 

= 5740/20000 = 0,28, принимаем 1;

18996/20000 = 0,95, принимаем =1.

 

Суммарная расчетная потребность в n смсоставит 2 штуки.

Цементировочный агрегат выбираем типа ЦА-320М при диаметре втулок 115 мм.

Производительности смесительных машин

2×0,018 = 0,036 м.куб./с;

nца = 0,036/0,0079 = 4,6, принимаем пца = 5.

При закачивании продавочной жидкости число цементировочных агрегатов увеличивается на один, что связано с необходимостью "стравливания" разделительной пробки.

Расчет числа цементировочных агрегатов и смесительных машин для кондуктора производим аналогично формулам.

В процессе закачивания тампонажного раствора возможен ряд осложнений. Для предупреждения этих осложнений и обоснования режима закачивания и продавливания тампонажного раствора строятся зависимости

(124)

,(125)

где Р цг - давление в цементировочной головке в интервале продуктивного пласта (на забой скважины), МПа;

Ркпз - давление в кольцевом пространстве в интервале продуктивного пласта, МПа;

Vжi - объемы закачиваемых жидкостей, м.

 

(126)

(127)

 

где Ркпс, Ртс -гидростатическое давление прокачиваемых жидкостей соответственно в кольцевом пространстве и трубах, МПа.

 

Построение зависимостей производится в следующем порядке.

Задаемся несколькими значениями объема закачиваемого тампонажного

раствора и продавочной жидкости (Vi).

V1 = 0;

V2 = Vбуф;

Затем определяем эти значения на каждый момент распределения жидкостей в кольцевом пространстве. При принятой производительности цементировочных агрегатов определяем значения Ркпз иРцг. После этого изменяем режим работы цементировочных агрегатов, аналогично вычисляем. Таким образом, для различных режимов работы определяем давления на цементировочной головке и забое в кольцевом пространстве. Результаты вычислений приводим в виде графиков, куда так же наносятся значения.

Для расчета значений DРтнеобходимо заменить d rна внутренний диаметр de, а значение Fкп заменить на площадь внутреннего сечения труб Fт.

 

Fm=0,785 × d2в,(128)

 

Значения Ркпзбудет постоянным для одинаковой производительности цементировочных агрегатов и пока в кольцевом пространстве находится промывочная жидкость.

Ведем расчет при режиме работы цементировочного агрегата на второй передаче с производительностью Q = 4,1×10-3 м3./с

Ркп= 1160×9,8×1950 = 22.17 МПа;

DRкп = (0,02×1160×(4,1×10-3) 2 ×1950)/(2×0,0741×0,02l2) = 0,028 МПа;

Ркпз = 22.17 + 0,028 = 22.2 МПа.

Определяем значения DРmдля закачиваемого объема буферной жидкости и для промывочного раствора, но сначала найдем высоту столба буферной жидкости и площадь внутреннего сечения труб.

Fm= 0,785 ×0,131 = 0,0135 м3;

 

li = Vi / Fm,(129)

 

где Vi -объем i-ой жидкости закачиваемой в трубы, м3;

li - высота столба i-ой жидкости, м.

 

Следовательно:

lбуф= 12/0,0135 = 889 м;

mбуф = (0,02×1000× (4,1×10-3)2×889)/(2×0,131×0,01352) =0,006 МПа;

DRmнж = (0,02×1160× (4,1×10-3)2×1061)/(2×0,131×0,01352) = 0,0087 МПа;

Рm = 9,81 × (1000×889 + 1160×1061) = 20,1 МПа;

Р цг = 22,2 - 20,1 + 0,006 + 0,0087 = 1,4 МПа.

 

Аналогично рассчитываем давление Р цги Р кпздля режимов работы цементировочного агрегата на третьей и четвертой передаче с производительностями Q = 7,9×10-3 м3./с и Q = 12,2×10-3 м3./с. Результаты расчетов для остальных объемов (Vi) при различных режимах работы цементировочных агрегатов сводим в таблицу 45.


 

Таблица 45 - Давления Рцг и Ркп3для всех объемов прокачиваемых

жидкостей (Vi)

 

 

Цементировочного агрегата Производительность цементировочных агрегатов, м3 Давления, МПа Объемы производимых жидкостей (Vi), м3
V1 = 0 V2 = 6 V3=38 V4 = 42,6 V5 = 55,75 V6= 60,1 V7= 67,4 V8= 68,9
  4,1 ×10 -3 Рцг   1,39 11,15 -9,35 -1,40 1,25 6,49 8,147
    Ркпз 23,34 23,34 22,69 22,68 25,17 26,0 27,71 28,27
  7,9×10 -3 Рцг   1,38 11,18 -9,38 -1,42 1,24 6,488 8,148
    Ркпз 23,37 23,37 22,72 22,72 25,21 26,04 27,75 28,31
  12,2×10 -3 Рцг   1,36 11,25 -9,43 -1,45 1,22 6,484 8,150
    Ркпз 23,43 23,43 22,78 22,78 25,28 26,10 27,82 28,39

 

Расчеты для цементировочного агрегата типа ЦА-320М производим при диаметре втулок 115 мм. По результатам расчетов строим графические зависимости для обоснования режима закачивания и продавливания тампонажного раствора (рисунки 7 и 8).

При принятых режимах работы цементировочной техники определяем планируемое время цементирования скважины [14].

 

(130)

 

где Т цем - расчетная продолжительность цементирования колонны, с;

Viпр.ж - объем закачиваемой жидкости в колонну при i-ой производительности цементировочных агрегатов, м;

Qiпр.ж - суммарная производительность цементировочных агрегатов при i-ой производительности, м3/с;

Dt- время на возможную остановку цементировочных агрегатов в процессе цементирования, с. Принимаем Dt =600-900с.

 

По рисунку 5 определяем Viзакачиваемое при данной производительности цементировочного агрегата. Количество ЦА-320М принимаем исходя из расчета формулы.

Тцем = 68,9/(5×0,0122)+750=31 мин.

Планируемое время цементирования для кондуктора определяются аналогично.

Потребное количество материалов для цементирования обсадных колонн и режим работы цементировочных агрегатов сведены в таблицы 46 и 47 соответственно.

Таблица 46- Потребное количество материалов для цементирования

обсадных колонн

  Название или шифр материала   ГОСТ, ТУ, ОСТ на изготовление   Единица из-мере- ния Потребное количество
Направление Кондуктор Экс-плуа-таци-онная колонна Суммарное на скважину
ПЦТI-100 ГОСТ 1581-96 т 3,19 12,57 5,74 21,15
ПЦТ II-50 ГОСТ 1581-96 т 0,00 0,00 18,97 18,97
Глинопорошок   т 0,00 0,00 1,11 1,11
Техническая вода:            
- Для затворе-ния   м3 4,11 6,91 26,41 37,43
- Для буферной жидкости   м3        

 

 


Поделиться с друзьями:

Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.064 с.