Завдання цементування, Розрахунок цементування колон від кондуктора до експлуатаційної, Розрахунок

Цементуванням називають процес заповнення заданого інтервалу свердловини суспензією в'яжучих матеріалів, здатної в спокої загусати і перетворюватися на тверде, практично непроникне тіло.

У нафтогазовидобувній промисловості цементування широко застосовують для вирішення наступних завдань:

1. Ізоляція проникних горизонтів один від одного після того, як вони розкриті свердловиною, і запобігання перетіканню пластових рідин по заколонному простору;

2. Утримання у підвішеному стані обсадної колони;

3. Захисти обсадної колони від впливу агресивних пластових рідин, здатних кородувати її зовнішню поверхню;

4. Усунення дефектів у кріпленні свердловини;

5. Створення роз'єднуючих екранів, що перешкоджають обводненню продуктивних горизонтів;

6. Створення високоміцних мостів у свердловині, здатних сприймати досить великі осьові навантаження (наприклад, при забурюванні бічних стволів, при випробуванні перспективних горизонтів пластовипробувачів);

7. Ізоляції поглинаючих горизонтів;

8. Зміцнення стінок свердловини в породах, що обсипаються;

9. Зменшення передачі тепла від потоку, що рухається по колоні труб у свердловині, до навколишніх пород;

10. Гермітизація гирла у разі ліквідації свердловини.

Розрахунок цементування колон від кондуктора до експлуатаційної.

Розрахунок цементування колони діаметром 324 мм.

Виробляємо розрахунок цементування 324 мм обсадної колони, спущеної в свердловину на глибину H=160 м, за наступних умов:

Діаметр долота Dдол = 445 мм

Зовнішній діаметр обсадних труб d1 = 324 мм

Товщина стінок 324 мм обсадної колони 9,5 мм

Внутрішній діаметр обсадних труб d2=324-(2*9,5)=305 мм

Висота підйому цементного розчину Hц=160 м

Щільність глинистого розчину pр=1140 кг/м3

Щільність цементного розчину pц=1850 кг/м3

Кільце "стоп" встановлено на висоті h = 10 м

Коефіцієнт ковернозності до = 1,2

1. Визначимо діаметр свердловини під колону:

2. Визначимо обсяг цементного розчину, що підлягає закачування у свердловину.

2.1. Визначимо об'єм цементного розчину між колонами діаметром 630 мм та 324 мм на глибину 7 м:

- Висота підйому цементу між обсадними трубами діаметром 630 мм і 324 мм на глибині від 0 до 7 м;

- Зовнішній діаметр кондуктора.

2.2. Визначимо об'єм цементного розчину за колоною обсадної діаметром 324 мм на глибині від 7 м до 160 м:

- Висота підйому цементного розчину за обсадною колоною від 7 до 160 м.

2.3. Визначимо об'єм цементного розчину в обсадній колоні діаметром 324 мм до стоп кільця:

Загальний обсяг цементного розчину підлягає закачування в свердловину:

3. Визначимо кількість сухого цементу для приготування цементного розчину:

4. Визначимо кількість сухого цементу, яку необхідно заготовити з урахуванням втрат при замішуванні цементного розчину:

=1.05 - коефіцієнт, що враховує наземні втрати при замішуванні цементного розчину, при використанні машин.

5. Визначимо необхідну кількість води для приготування цементного розчину 500/0 консистенції:

6. Визначимо необхідну кількість продавочного розчину:

- Коефіцієнт, що враховує стиснення цементного розчину;

7. Визначимо максимальний тиск перед посадкою верхньої пробки на затяте кільце:

- тиск, необхідне подолання опору, обумовленого різницями щільностей рідини в трубах і затрубному просторі.

Величину зазвичай знаходять за емпіричними формулами. Найбільш поширеною є формула Шищенка – Бакланова.

Для свердловин глибиною до 1500 м.

- тиск, необхідний подолання гідравлічних опорів;

8. Визначимо кількість цементувальних агрегатів

Число цементувальних агрегатів визначають, виходячи з умови отримання швидкості підйому цементного розчину в кільцевому просторі у черевика колони в момент початку продавки не менше 1,5 м/с для кондуктора та проміжних колон і не менше 1,8 - 2,0 м/с для експлуатаційних колон. Ця умова випливає із припущення, що збільшення швидкості руху цементного розчину в затрубному просторі сприяє більш повному витіснення глинистого розчину.

Часто стовбур свердловини викривлений, має локальні розширення, а колона не строго зосереджена в ньому. У таких випадках доцільно цементний розчин витісняти з колони, підтримуючи невелику швидкість підйому цементного розчину в затрубному просторі = 0,1 - 0,4 м/с. так само слід чинити і в тому випадку, якщо колона добре центрована, але створити турбулентний режим течії цементного розчину в затрубному просторі неможливо.

Так як продавка майже завжди починається з вищої швидкості (як правило на 4 - передачі), кількість агрегатів з умови забезпечення швидкості підйому цементного розчину в затрубному просторі визначають за формулою:

Приймаємо кількість цементувальних агрегатів

- продуктивність цементувального агрегату на четвертій швидкості при закачуванні цементного розчину, м3/с.

9. Визначимо тривалість цементування.

Тцем. = Тзатв. + Тпромив. + Тпрокач. = 90 + 10 + 20 = 120 хв.

Тцем. - Час цементування.

Тзатв. = 90 -час на замішування цементу, хв.

Тпромив. = 10 - час промивання ліній і спуск пробки, хв.

Тпрокач. = 20 – час на прокачування 11,28 м 3 продавочної рідини, хв.

Для процесу цементування необхідно підготувати:

---