Обоснование выбора конструкции призабойного участка скважины. Проектирование конструкции скважины, страница 17

Верхний предел скорости восходящего потока промывочной жидкости в заколонном пространстве, определен по формуле (45) и равен 1.75 м/с. Рассчитаем предельно допустимую суммарную производительность цементировочных насосов при закачке технических жидкостей в обсадную колонну, в процессе цементирования нижней ступени по формуле:

    ;                                                                        (48)

до момента выхода тампонажного раствора в заколонное пространство, т.е. для поддержания турбулентного режима течения промывочной жидкости в заколонном пространстве:

 м³/с.

Для закачки тампонажного раствора в обсадную колонну будут использованы агрегаты ЦА-320М, в количестве двух машин, обвязанных с осреднителем. В целях уменьшения времени закачки тампонажного раствора в обсадную колонну будем использовать суммарную производительность цементировочных насосов близкую к предельно допустимой.

 Исходя из технических характеристик ЦА-320М, принимаем производительность одного агрегата, используемого для закачки тампонажного раствора, равным  м³/с. Данная производительность обеспечивается при  включенной 3 скорости и диаметре сменных цилиндровых втулок 90 мм, развиваемое давление 20 МПа.

Итоговая принятая суммарная производительность цементировочных насосов   при закачке тампонажного раствора в обсадную колонну:

 м³/с.

Производительность одной смесительной машины по раствору:

 м³/с.

Объемная скорость подачи сухой тампонажной смеси в гидросмеситель:

 ;                                                                                          (49)

 м³/с.

Для обеспечения заданной производительности 3АС-30 необходимо подавать следующее количество воды затворения:

  ;                                                                                           (50)

 м³/с.

Найдем скорость течения промывочной жидкости в обсадной колонне в период закачки тампонажного раствора:

 ;                                                                                                (51)

в секции обсадной колонны диаметра 168.3 мм (0-3750 м)

 м/с;

в секции обсадной колонны диаметра 127 мм (3750-6500 м)

 м/с.

Cкорость течения промывочной жидкости в заколонном пространстве в период закачки тампонажного раствора:

      ;                                                                              (52)

интервал 0-3750 м

 м/с, т.е. ламинарное течение;

интервал 3750-3850 м

 м/с, т.е. ламинарное течение;

интервал 3850-5800 м

 м/с, т.е. ламинарное течение;

интервал 5800-6500 м

 м/с, турбулентный режим течения.

В трубном и затрубном пространстве поддерживается ламинарный режим течения, кроме интервала 5800-6500 м затрубного пространства, где режим течения турбулентный.

Определим гидравлические сопротивления в начальный момент закачки тампонажного раствора:

в обсадной колонне, при ламинарном режиме течения

                                                                ;                                                  (53)

в заколонном пространстве, при ламинарном режиме течения

 ;                                              (54)                   

в заколонном пространстве, при турбулентном режиме течения

;                                       (55)

где

 - предельное динамические напряжения сдвига промывочной жидкости, Па;

 - вспомогательные величины, определяемая по рис. 11, в зависимости от значений параметра Сен-Венана-Ильюшина.

Рис. 11. График зависимости β = f (S):

1 – для круглых труб; 2 – для соосного кольцевого пространства.

Предварительно находим безразмерную величину  и, в зависимости от нее, по кривой 1 – вспомогательную величину :

  ;                                                                                                       (56)

в секции обсадной колонны диаметра 168.3 мм (0-3750 м)

,  ;

в секции обсадной колонны диаметра 127 мм (3750-6500 м)

,  .

Подставив найденные значения в формулу (53) получим:

для секции обсадной колонны диаметра 168.3 мм (0-3750 м)

 Па;