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

Для приготовления тампонажного раствора выбирается тип и определяется число смесительных машин (n_см):

, (9.1.)

где m_i – насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м³;

V_бун – емкость бункера смесительной машины, м³.

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

Число цементировочных агрегатов в этом случае определяем соотношением:

. (9.2.)

А их общая производительность:

, (9.3.)

где q_см – производительность одной смесительной машины, м³/с;

Q_ЦА – суммарная производительность цементировочных агрегатов, м³/с;

q_ЦА – максимальная производительность цементировочного агрегата, м³/с.

В свою очередь производительность одной смесительной машины определяем по формуле:

, (9.4.)

где Q_в - производительность водяного насоса цементировочного агрегата;

V_i – объем i -го тампонажного раствора, м³;

M_i – масса i -го тампонажного материала, т.

Производим расчет:

Принимаем смесительные машины УС6-30 и цементировочные агрегаты ЦА–320М.

Для «бездобавочного» тампонажного раствора:

.

Принимаем .

Для «облегченного» тампонажного раствора:

.

Принимаем .

Находим производительность одной смесительной машины для каждого раствора.

Для «бездобавочного» тампонажного раствора:

Для ЦА-320М Q_в = 0,013 м³/с [1].

м³/с.

Для «облегченного» тампонажного раствора:

м³/с.

Определяем суммарную производительность цементировочных агрегатов для каждого тампонажного раствора.

Для «бездобавочного» тампонажного раствора:

м³/с.

Для «облегченного» тампонажного раствора:

«Облегченный» тампонажный раствор решено закачивать в 2 этапа, чтобы избежать резких снижений и увеличений расхода, сначала закачаем первую половину объема V_о , затем вторую. Таким образом:

м³/с;

м³/с.

Рассчитываем необходимое число цементировочных агрегатов.

Согласно техническим характеристикам ЦА-320М при диаметре цилиндровых втулок 127 мм максимальная производительность: q_ЦА = =0,0151 м³/с.

Для «бездобавочного» тампонажного раствора:

.

Принимаем .

Для «облегченного» тампонажного раствора:

;

Принимаем .

;

Принимаем .

При закачивании продавочной жидкости число цементировочных агрегатов увеличиваем на один агрегат, что связано с необходимостью продавливания разделительной пробки. А также берется еще один агрегат для подачи воды на цементировочные агрегаты, участвующие в приготовлении тампонажного раствора, и для подачи продавочной жидкости.

В процессе закачивания тампонажного раствора или продавочной жидкости возможны следующие осложнения:

Ø поглощения тампонажного раствора из-за превышения гидростатического давления составного столба жидкостей совместно с гидродинамическими давлениями в заколонном пространстве над пластовым давлением;

Ø разрыв сплошности потока закачиваемых жидкостей из-за повышенной плотности тампонажного раствора по сравнению с плотностями промывочной и продавочной жидкостями.

Для предупреждения этих осложнений и обоснования режима закачивания и продавливания тампонажного раствора строят зависимости:

Р_цг = f (Q_i, V_жi); (9.5.)

Р_кпз = f (Q_i, V_жi), (9.6.)

где Р_цг и Р_кпз – соответственно давления на цементировочной головке и в кольцевом пространстве в интервале продуктивного пласта (на забой скважины), МПа;

Q_i – производительность цементировочных агрегатов, м³/с;

V_жi – объем закачиваемой жидкости, м³.

Р_цг = Р_кпс – Р_т + ΔР_т + ΔР_кп; (9.7.)

Р_кпз = Р_кпс + ΔР_кп, (9.8.)

где Р_кпс, Р_т – соответственно гидростатические давления составных столбов жидкостей в кольцевом пространстве и в трубах, МПа;

ΔР_кп, ΔР_т – соответственно гидродинамические давления, обусловленные движением жидкостей в кольцевом пространстве и в трубах,МПа.

ΔР_кп будем находить по формуле (3.12.) пункта 3 данного курсового проекта. ΔР_т будет находиться по этой же формуле, только вместо d_r будем подставлять d_вн, а вместо F_кп – F_Т. F_Т – площадь поперечного сечения трубного пространства, м².

Для вязкопластичных жидкостей коэффициент гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве λ_кп будем рассчитывать по формуле (3.13.) пункта 3 данного курсового проекта. А коэффициент гидравлических сопротивлений в трубах λ_Т в [2] предлагают рассчитывать по формуле:

(9.9.)

Для вязких жидкостей принимаем λ_кп = 0,03, λ_Т = 0,02.

Построение зависимостей производим, задаваясь несколькими значениями объема закачиваемых буферной жидкости, тампонажного раствора и продавочной жидкости.

V₁ = 0; (9.10.)

V₂ = V_буф; (9.11.)

V₃ = V_буф + V_о; (9.12.)

V₄ = V_буф + V_о + V_б; (9.13.)

V₅ = V_буф + V_o + V_б + 1/2·V_{пр.ж .}; (9.14.)

V₆ = V_буф + V_o + V_б +2/3 ·V_{пр.ж .}; (9.15.)

V₇ = V_буф + V_o + V_б + (V_пр.ж. – 1,5); (9.16.)

V₈ = V_буф + V_о + V_б + V_{пр.ж .}. (9.17.)

Таким образом, на каждый момент определяется распределение жидкостей в кольцевом пространстве и в обсадной колонне:

; (9.18.)

; (9.19.)

При принятой производительности цементировочных агрегатов определяют значения Р_цг и Р_{кп з}. Изменяют режим работы цементировочных агрегатов, проводятся аналогичные вычисления. Таким образом, для различных режимов работы определяются давления на цементировочной головке и забое в кольцевом пространстве, результаты заносят в таблицу 9.2. и в виде графика (рисунки 9.1. и 9.2.), куда также наносятся значения давления гидроразрыва и допустимого давления на насосах цементировочных агрегатов.

По формулам (9.10.)-(9.17.) определяем значения объемов V_i жидкостей, закачиваемых в эксплуатационную колонну:

V₁ = 0 м³;

V₂ = 4,31 м³;

V₃ = 4,31 + 34,06 = 38,37 м³;

V₄ = 4,31 + 34,06 + 7,78 = 46,15 м³;

V₅ = 4,31 + 34,06 + 7,78 + ½ · 29,08 = 60,69 м³;

V₆ = 4,31 + 34,06 + 7,78 + 2/3 · 29,08 = 65,54 м³;

V₇ = 4,31 + 34,06 + 7,78 + (29,08 – 1,5) = 73,73 м³;

V₈ = 4,31 + 34,06 + 7,78 + 29,08 = 75,23 м³.

Для примера определим распределение жидкостей в кольцевом пространстве и в обсадной колонне для объема V₃:

V₃ = 4,31 + 34,06 = 38,37 м³.

Определим внутренний объем труб:

V_{вн.тр .} = 0,785 ·0,132² ·2058 = 28,15 м³;

Так как V_О = 34,06 м³ > V_{вн.тр .} = 28,15 м³, то

м.

Найдем объем «облегченного» тампонажного раствора, который уже находится в кольцевом пространстве:

V_КПо = 34,06 – 28,15 = 5,91 м³, значит

м;

м;

м.

Распределение жидкостей в кольцевом пространстве и в обсадной колонне для остальных объемов рассчитывается аналогично и приводится в таблице 9.1.

Таблица 9.1. Распределение жидкостей в кольцевом пространстве и в обсадной колонне.

L = 2058 м; V_буф.ж. = 4,31 м³; V_О = 34,06 м³; V_б = 7,78 м³; V_пр.ж. = 29,08 м³.

При объеме V₁ = 0 (перед закачкой тампонажного раствора) скважина заполнена только промывочной жидкостью, гидродинамические составляющие давлений Р_цг и Р_кпз отсутствуют, в скважине действуют только гидростатические составляющие давлений.

Расчет производится для четвертой, третьей и второй скоростей цементировочных агрегатов, поскольку закачка жидкостей на первой скорости не проводится.

Для примера приведем расчет давлений Р_цг и Р_кпз при объеме V₃ = 38,37 м³, закачиваемом на четвертой скорости при производительности Q = 0,0302 м³/с.

Значения , берем из пункта 3 данного проекта и рассчитываем λ_Т.

Для «облегченного» тампонажного раствора:

;

;

.

МПа.

МПа.

МПа;

МПа;

МПа;

МПа.

МПа.

МПа.

Аналогично определяем Р_цг и Р_кпз для третьей скорости и для второй скорости ЦА для различных объемов закачиваемых и продавливаемых жидкостей. Причем следует учитывать, что объем V₂ закачиваем одним цементировочным агрегатом, V₃ и V₄ закачиваем двумя агрегатами, а V₅, V₆, V₇ и V₈ продавливаем пятью агрегатами. Здесь суммарная производительность будет зависеть от количества работающих агрегатов при закачке и продавке соответствующего объема.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 9.2.

Таблица 9.2. Результаты расчетов Р_цг и Р_кпз.

Примечание: Расчет для цементировочного агрегата ЦА – 320М производится при диаметре втулок 127 мм.

- IV скорость; - III скорость; - II скорость.

Рисунок 9.2. График зависимости давлений в кольцевом пространстве на забое скважины от производительности цементировочных агрегатов и объема закачиваемых жидкостей.

Из графиков определяем момент снижения давления на цементировочной головке и необходимую величину противодавления на устье.

Режим продавливания определяется из условий:

Р_кпз < Р_гр;

Р_цг < [Р_н].

При проектировании режима продавливания следует учитывать, что последние 1,0…1,5 м³ продавочной жидкости в целях предупреждения нарушения сплошности колонны и герметичности элементов ее оснастки вследствие возможности гидравлического удара при посадке разделительной пробки на кольцо «стоп», следует закачивать с наименьшей производительностью.

Анализируя графики (рисунок 9.1., 9.2.) определяем, что на 4-й скорости можно закачать 50 м³ жидкости, на 3-й скорости закачиваем 15 м³, на 2-й скорости закачиваем 10,23 м³, причем последние 1,5 м³ закачиваем на 2-й скорости одним агрегатом.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: