Разобщение пластов. Тампонажный портландцемент и его композиции. Добавки и реагенты для регулирования свойств тампонажного цементного раствора и камня. Наземное оборудование, применяемое при цементировании скважин, страница 12

Лекция № 31

5.9. Расчет одноступенчатого цементирования скважин

С целью предупреждения перетоков между пластами, упрочнения стенок скважины и изоляции нефте-газо-водоносных горизонтов затрубное пространство между обсадными колоннами и стенками скважины перекрывается  цементным раствором ( рис.57).

Порядок расчета

1. Определяется средний внутренний диаметр обсадной колонны:

 ,

где d₁  и  d₂  - внутренний диаметр секции обсадной  колонны, м;

Обычно коэффициент равен 1,2 - 2,5.

               .             

Здесь D_{1 скв} , D_{2 скв} - диаметры каверн, м  l^’ l’’ -  длины зон  соответствующего диаметра, м.

3. Определяется количество сухого цемента для приготовления 1 м³ цементного раствора;

                                       ,                                    

где r _с.ц  ,r_в - плотности сухого цемента и воды, кг/м³. Для  обычных   тампонажных  цементов плотность сухого цемента 3100-3200 кг/м³. Для облегченных цементов плотность может быть различна в зависимости от веса и количества облегчающей добавки. Например, для диатомитового цемента  r_с.ц= 2700-2750 кг/м³;  m - водоцементное отношение, стандартное водоцементное отношение по ГОСТ -1581-91 равно 0,5 для обычных тампонажных цементов, для облегченных цементов m  может быть различным: от 0,8 до 1,2.

4. Определяется плотность цементного раствора

                                             .                              

5. Определяется количество цемента и воды для приготовления  цементного раствора

                                             ;

                                           .                                     

6. Определяется количество сухого цемента с учетом потерь при затаривании                                       

                                    ,                                   

где К - коэффициент, учитывающий потери сухого цемента при затаривании цементно-смесительных машин и при приготовлении цементного раствора, К=1,02-1,03.

7. Определяется количество цементно-смесительных машин
                              ,

где М_ц.см - вместимость бункера цементно-смесительной машины, для обычного тампонажного цемента М_ц.см= 20 т, для облегченного М_ц.см= 12,5 т.

8. Определяется количество продавочной жидкости:
                                  ,
где L -глубина спуска обсадной колонны, м:  D - коэффициент, учитывающий сжатие продавочной жидкости за счет наличия в ней пузырьков воздуха; D для глинистого раствора принимается равным 1,05; для воды - 1,0.

9. Определение наибольшего рабочего давления в конце цементирования
                                   ,                          

где Р₁ - давление за счет разности плотностей цементного и глинистого растворов, МПа; Р₂ - давление от гидравлических сопротивлений при движении продавочной жидкости в трубах, МПа; Р₃ - давление от гидравлических сопротивлений при движении промывочной жидкости в затрубном пространстве, МПа; Р₄ - давление от гидравлических сопротивлений при движении цементного раствора в затрубном пространстве, МПа.

Показатели   Р₁,  Р₂,   Р₃, Р₄    определяются   следующим   образом

                          ;                               

                          ,
где V_тр - скорость движения продавочной жидкости в  трубах,   м/с,   v_тр определяется из равенства
                          .

Здесь V_к.п - скорость движения промывочной жидкости и цементного раствора в затрубном пространстве, м/с.