Расчет одноступенчатого цементирования скважины

При разобщении пластов в скважину спускают обсадные колонны. Для предотвращения корродирующего действия минерализованных вод, циркулирующих в недрах, обсадные колонны цементируют путем закачки в затрубное пространство цементного раствора. Существует ряд способов цементирования скважин, который зависит от условий залегания продуктивных пластов, степени их насыщенности, литологического состава пород и проницаемости. Самый распространенный вид цементирования скважин – одноступенчатый.

Объем цементного раствора определяется по формуле (91):

, (91)

где D_дол – диаметр долота, м;

D_тр – диаметр эксплуатационной колонны, м;

Н_Ц – высота подъема цементного раствора в затрубном пространстве, м;

d_тр – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;

h – высота установки кольца-стоп, м;

К₁ – коэффициент, учитывающий увеличение объема цементного раствора, расходуемого на заполнение каверн.

Плотность цементного раствора определится по формуле (92):

(92)

где ρ_сц – плотность сухого цемента (кг/м³);

ρ_в – плотность воды (кг/м³);

ρ_цр – плотность цементного раствора(кг/м³);

m – водоцементное отношение.

Определяем необходимое количество сухого цемента:

, (93)

Количество сухого цемента с учетом потерь определится по формуле (94):

(94)

где К₂ – коэффициент, учитывающий наземные потери при затворении тампонажного раствора.

Количество воды для приготовления цементного раствора 50%-ной консистенции

V_в= 0,5*V_ц (95)

Вычисляем минимальный объем буферной жидкости для обеспечения качества цементирования по формуле(28):

(96)

Рассчитываем критический объем буферной жидкости для предотвращения проявлений в процессе цементирования по формуле (97):

(97)

где ρ_буф – плотность буферной жидкости

Здесь диаметр скважины находим по формуле (98):

(98)

Так как колонна имеет один и тот же диаметр, то высота подъема буферной жидкости определится по формуле (99):

(99)

Количество продавочной жидкости определяется по формуле (100):

(100)

где ∆ =1,03 – коэффициент, учитывающий сжатие глинистого раствора.

Определяем максимальное давление пробки перед посадкой на кольцо по формуле (101):

, (101)

где Р₁ – давление, необходимое для преодоления сопротивления, обусловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве;

Р₂ – давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений.

(102)

Для скважин глубиной до 1500 м Р₂=0,001H+0,8 МПа (103)

Для скважин глубиной более 1500м Р₂=0,001H+1,6 МПа (104)

Число цементировочных агрегатов определяем, исходя из условия получения скорости подъема цементного раствора в кольцевом пространстве у башмака колонны в момент начала продавки не менее w = 1,8-2,0 м/с для эксплуатационной колонны.

Производительность цементировочного агрегата ЦА-320 М при диаметре поршня 127 мм составляет Q^IV = 0,87 м³/мин.

Подъем цемента в затрубном пространстве определяем по формуле (105):

(105)

Продолжительность цементирования можно определить по формуле (106):

, (106)

V^/=V_пр - ∆V (107)

где Q_ца – суммарная производительность цементировочных агрегатов;

Q_м – производительность цементировочных агрегатов, при которой достигается наиболее полное вытеснение промывочной жидкости цементным раствором;

∆V = 1-2 м³.

Q_м=0,785(D²_дол-D²_тр)K₁∙ω (108)