Выбор материалов для цементирования скважин.

Выбор вида тампонажного материала (согласно требованиям Правил [7]) производится по наибольшей температуре в скважине, с учетом агрессивности окружающей среды. Рекомендуется интервал против продуктивных пластов цементировать бездобавочным тампонажным раствором. Наибольшей термодинамической температуре соответствует марка цемента ПЦТ I-100 ГОСТ 1581-96. Вышележащие интервалы цементируются облегченным тампонажным раствором (марка цемента ПЦТ III Об 5-50 ГОСТ 1581-96).

Обоснование плотности тампонажного раствора для цементирования вышележащих интервалов производим из условия поглощения тампонажного раствора наиболее «слабым» пластом (определяется по давлению гидроразрыва из совмещенного графика давлений) и наиболее полного вытеснения буровой промывочной жидкости из затрубного пространства.

Плотность тампонажного раствора следует выбирать из соотношения:

, (3.1.)

с учетом ограничений

Р_ТР ≤ Р_ПОГЛ (3.2.)

ρ^н_тр = r_пж + Dr. (3.3.)

В частном случае из выражения (3.2.)

. (3.4.)

В приведенных выражениях:

- плотность промывочной жидкости, верхний и нижний допустимые величины плотности тампонажного раствора, кг/м³; Dr - необходимое превышение плотности тампонажного раствора над плотностью вытесняемого бурового раствора, кг/м³; Р_ПОГЛ - давление разрыва пород на той же глубине, Па; м; L_п - глубина залегания подошвы наиболее «слабого» пласта, м; h – уровень тампонажного раствора от устья скважины, м. Если буферная жидкость не применяется или высота столба ее в кольцевом пространстве мала, то рекомендуется принимать Dr»200¸250 кг/м³.

Возможное значение плотности тампонажного раствора ρ_тр ориентировочно принимается в пределах установленных границ (желательно ближе к верхней границе) и проверяется условие недопущения поглощения тампонажного раствора продуктивным пластом на момент окончания цементирования скважины (Р_КПЗ < Р_ПОГЛ).

Рассчитываем:

МПа, кг/м³, м, м.

кг/м³,

кг/м³.

Принимаем плотность бездобавочного тампонажного раствора ρ_б = 1800 кг/м³.

Для цементирования интервала от 1783(по вертикали 1728) до 557(по вертикали 550) метров используем облегченный тампонажный раствор с плотностью ρ _о = 1520 кг/м³. Плотности тампонажных растворов принимаем предварительно.

давление в кольцевом пространстве на забой скважины определяется как

Р_кпз = Р_гскп + DР_кп + Р_укп ≤ Р_погл, (3.5.)

где Р_гскп, DР_кп, Р_укп – соответственно давление гидростатическое, гидродинамическое и на устье в кольцевом пространстве, Па;

Р_гскп = g·(r_б.р·h_б.р + r_буф.ж∙h_буф.ж+r_о·h_о + r_б·h_б), (3.6.)

r_б.р, r_буф.ж, r_о, r_б – соответственно плотности бурового раствора, буферной жидкости, облегченного тампонажного и бездобавочного растворов, кг/м³;

h_б.р, h_буф.ж., h_о, h_б – соответственно высота подъема бурового раствора, буферной жидкости, облегченного и бездобавочного тампонажных растворов, м.

Принимается Р_укп = 0.

Расчет:

Р_гскп = (1160∙400 + 1100∙150 + 1520·1178 + 1800·260)∙9,81= 28,3 МПа;

Тампонажный раствор – это вязкопластичная жидкость. Расчет гидродинамических давлений производим по известным формулам для вязкопластичной жидкости.

Режим течения вязкопластичной жидкости определяется по критическому числу Рейнольдса (Re_кр)

Rе_кр = 2100 + 7,3 (Не)^0,58, (3.7.)

где Не – число Хендстрема.

При течении в кольцевом пространстве:

Не_кп = , (3.8.)

где t_оi - динамическое напряжение сдвига i-прокачиваемой жидкости, Па, ;

r_i – плотность i - прокачиваемой жидкости, кг/м³;

h_i – пластическая вязкость i - прокачиваемой жидкости, Па×с,

;

d_r – диаметр кольцевого пространства, м.

d_r = к×d_д – d_н, (3.9.)

где к – коэффициент кавернозности;

d_д – диаметр долота, м;

d_н – наружный диаметры обсадных труб, м;

Если Rе_кр > Rе = 2300 - режим течения турбулентный.

Критическая производительность насосов цементировочных агрегатов при этом будет равна:

Q_кр = Rе_кр·F_кп · η_i / (d_r·r_i), (3.10.)

где Q_кр - критическая производительность насосов агрегатов, м³/с;

F_кп - площадь поперечного сечения кольцевого пространства, м²;

Величина F_кп определяется из выражения:

F_кп = π (d²_скв - d²_н) / 4, (3.11.)

где d_н – наружный диаметр обсадной колонны, м;

d_скв – диаметр скважины, м. d_скв = К∙d_Д (К - коэффициент кавернозности породы).

При турбулентном движении любой жидкости гидродинамическое давление, создаваемое в кольцевом пространстве скважины, рассчитывается по формуле Дарcи-Вейсбаха [3]:

(3.12.)

где l_i –длина кольцевого пространства на i-том участке;

l - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Для вязкопластичной жидкости коэффициент гидравлических сопротивлений в [3] предлагают рассчитывать по формуле:

. (3.13.)

где К_э – шероховатость элементов циркуляционной системы.

Шероховатость в обсаженном заколонном участке ствола скважины К_э = 3·10^-4м, в необсаженном К_э = 3·10^-3м.

Расчет:

Для облегченного тампонажного раствора:

Па; Па·с.

Для бездобавочного тампонажного раствора:

Па; Па·с;

Для промывочной жидкости:

Па; Па·с;

м;

;

;

;

;

;

;

F_кп = = 0,027 м²;

м³/с;

м³/с;

м³/с;

;

;

;

Па;

Па;

Р_кпз = 28,3·10⁶ + 1,26·10⁶ + 0,42·10⁶ + 0,19·10⁶ + 0 = 30,17 МПа.

По условию:

Р_КПЗ < Р_ПОГЛ

МПа,

30,17 < 31,81 - условие недопущения поглощения выполняется, следовательно, плотности тампонажных растворов подобраны правильно.

Тампонажные растворы, используемые для цементирования эксплуатационной колонны, приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. – Рекомендуемые составы и параметры растворов для цементирования скважины

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

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: