Обоснование выбора конструкции призабойного участка скважины. Проектирование конструкции скважины, страница 16

 ;                                                                                                    (39)

 кг.

Расход ПФЛХ на приготовление всего объема тампонажного раствора:

   ;                                                                                                  (40)

 кг.

Необходимое количество воды затворения для приготовления всего объема тампонажного раствора:

  ;                                                                              (41)

 м³.     

Количество смесительных машин, необходимое для проведения цементировочной операции, можно определить по формуле:

  ;                                                                                        (42)

 где

 - удельная насыпная масса тампонажной смеси, кг/ м³;

- емкость бункера одной применяемой смесительной машины, м³.

Для цементирования нижней ступени эксплуатационной колонны будут использованы смесительные машины 3АС-30, имеющие водоподающие насосы. Емкость бункера одной машины 3АС-30 составляет 13 м³. Удельная насыпная масса выбранной в разделе 3 смеси, равна  кг/ м³.

Потребное количество смесительных машин 3АС-30 согласно формуле (42):

, принимаем .

Если удастся провести ровный ствол скважины, не имеющего значительных расширений и каверн, то хорошее вытеснение промывочной жидкости цементным раствором можно достичь при турбулентном режиме течения в заколонном пространстве.

Определим критические значения скорости восходящего потока в заколонном пространстве, при котором режим движения становится турбулентным по формуле:

  ;                                                                                               (43)

где

 - предельное динамическое напряжение сдвига раствора, Па;

 - плотность раствора, кг/м³.

Для промывочной жидкости значение  равно:

 м/с;

для тампонажного раствора:

 м/с.

Скорость восходящего потока в заколонном пространстве , при турбулентном режиме:

.                                                                                                  (44)

Следовательно для цементирования при турбулентном режиме скорость восходящего потока в заколонном пространстве должна быть, согласно формуле (44), не менее:

для промывочной жидкости:

 м/с;

для тампонажного раствора:

 м/с.

Проверим, допустима ли такая скорость течения промывочной жидкости в заколонном пространстве, из условия недопущения гидроразрыва пород, по формуле:

   ;                                                           (45)

где

 - наименьший градиент давления поглощения, Па/м;

- коэффициент, учитывающий увеличение гидравлических сопротивлений в заколонном пространстве за счет муфт на обсадных трубах, при турбулентном режиме течения  величину этого коэффициента приближенно можно оценить по формуле:

   ;                                                                                (46)

где

- длина одной обсадной трубы, м;

- коэффициент местных сопротивлений, определяемый по формуле:

 ;                                                                                     (47)

где

- наружный диаметр муфты обсадной трубы, м.

При ламинарном движении можно принять .

По формуле (47) приближенно определим коэффициент местных сопротивлений:

  .

Полученное значение подставляем в формулу (46), при м:

.

Предельно допустимая скорость восходящего потока промывочной жидкости:

 м/с; 

предельно допустимая скорость восходящего потока тампонажного раствора:

 м/с.

Следовательно, поддерживать скорость восходящего потока промывочной жидкости в заколонном пространстве в турбулентном режиме можно, а тампонажного – нет.

При цементировании интервала 6500 – 3600 м, с момента начала выхода тампонажного раствора в заколонное пространство, будет поддерживаться развитый ламинарный режим течения.

Скорость восходящего потока тампонажного раствора в заколонном пространстве не должна превышать 0.73 м/с.