Розрахунок одноступінчастого цементування свердловини
При роз'єднанні пластів свердловину спускають обсадні колони. Для запобігання корродуючої дії мінералізованих вод, що циркулюють у надрах, обсадні колони цементують шляхом накачування в затрубний простір цементного розчину. Існує ряд способів цементування свердловин, який залежить від умов залягання продуктивних пластів, ступеня їхньої насиченості, літологічного складу порід та проникності. Найпоширеніший вид цементування свердловин – одноступінчастий.
Об'єм цементного розчину визначається за формулою (91):
, (91)
де Dдол – діаметр долота, м;
Dтр – діаметр експлуатаційної колони, м;
НЦ - висота підйому цементного розчину в затрубному просторі, м;
dтр – внутрішній діаметр експлуатаційної колони, м;
h – висота встановлення кільця-стоп, м;
К1 – коефіцієнт, враховує збільшення обсягу цементного розчину, витрачається заповнення каверн.
Щільність цементного розчину визначиться за формулою (92):
(92)
де ρсц – щільність сухого цементу (кг/м 3 );
ρв – густина води (кг/м 3 );
ρцр – густина цементного розчину (кг/м 3 );
m – водоцементне відношення.
Визначаємо необхідну кількість сухого цементу:
, (93)
Кількість сухого цементу з урахуванням втрат визначиться за формулою (94):
(94)
де К2 - коефіцієнт, що враховує наземні втрати при замішуванні тампонажного розчину.
Кількість води для приготування цементного розчину 50%-ної консистенції
Обчислюємо мінімальний обсяг буферної рідини для забезпечення якості цементування за формулою (28):
(96)
Розраховуємо критичний обсяг буферної рідини для запобігання проявам у процесіцементування за формулою (97):
(97)
де ρбуф – щільність буферної рідини
Тут діаметр свердловини знаходимо за формулою (98):
(98)
Оскільки колона має той самий діаметр, то висота підйому буферної рідини визначиться за формулою (99):
(99)
Кількість продавочної рідини визначається за формулою (100):
(100)
де ∆ =1,03 - коефіцієнт, що враховує стиск глинистого розчину.
Визначаємо максимальний тиск пробки перед посадкою на кільце за формулою (101):
, (101)
де Р1 – тиск, необхідне подолання опору, обумовленого різницями щільностей рідини в трубах і затрубному просторі;
Р2 – тиск, необхідне подолання гідравлічних опорів.
(102)
Для свердловин завглибшки до 1500 м Р2=0,001H+0,8 МПа (103)
Для свердловин завглибшки понад 1500м Р2=0,001H+1,6 МПа (104)
Число цементувальних агрегатів визначаємо, виходячи з умови отримання швидкості підйому цементного розчину в кільцевому просторі у черевика колони в момент початку продавки не менше w = 1,8-2,0 м/с для експлуатаційної колони.
Продуктивність цементувального агрегату ЦА-320 М при діаметрі поршня 127 мм становить Q IV = 0,87 м 3 /хв.
Підйом цементу в затрубному просторі визначаємо за формулою (105):
(105)
Тривалість цементування можна визначити за формулою (106):
, (106)
де Qца - сумарна продуктивність цементувальних агрегатів;
Qм - продуктивність цементувальних агрегатів, при якій досягається найбільш повне витіснення рідини для промивання цементним розчином;