Проект заканчивания эксплуатационной скважины глубиной 2320 м на Самотлорском месторождении

   Масса компонентов тампонажной смеси:

   М_аi = а_i × М_iтм                                                                                                                       (8.1.7)

   Где: а_i – массовая доля _i –го компонента твердого вещества.

   М_б = 1 × 1209,3 = 1209,3 кг;

   М_{обл п.ц.} = 0,54 × 54023,6 = 29172,7 кг;

   М_{обл п.ц.анд.мик.} = 0,099 × 54023,6 = 5348,3 кг;

   М_{обл п.ц.эл.} = 0,361 × 54023,6 = 19502,5 кг.

   Количество  жидкости затворения для приготовления  тампонажных растворов определяется по формуле:

   М_жi = к_в × (В / Т) × М_iтм                                                                                                       (8.1.8)

   Где: к_в = 1,08 ÷ 1,1 – коэффициент учитывающий потери воды при затворении.

   М_бж = 1,09 × 0,5 × 1209,3 = 659,1 л,

   М_бж = 1,09 × 0,44 × 54023,6 = 25909,7 л.

   Для нахождения необходимого объема продавочной жидкости используем следующую формулу:

   V_пр.ж = Δ × (0,75 × Д_в² × L_с + V_м)                                                                                        (8.1.9)

   Где: V_м – объем трубопроводов связывающих цементировачные агрегаты с цементировачной головкой, м³;

            Δ – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (принимаем, равны 1,03),

   V_пр.ж = 1,03 × (0,75 × 0,152 ² × 2315 + 0,5) = 43,761 м³.

   Необходимый объем буферной жидкости, требуемый  для разрушения бурового и тампонажного растворов, когда нижняя разделительная пробка не используется находим:

   V_буф = 0,785 × [(к × Д_д)² – d_н²] × L_буф                                                                                 (8.1.10)

   V_буф = 0,785 × [(1,1 × 0,2159)² – 0,168²] × 150 = 4,6 м³.

   Найдем  объем ПАВ добавленной в буферную жидкость:

   V_пав = 4,6 × 0,006 = 0,027 м³.

   Результаты  расчетов заносим в таблицу 8.1.1. 

Таблица 8.1.1 - Потребное количество материалов для цементирования эксплуатационной колонны.

 

9 Обоснование числа  смесительных машин  и цементировочных  агрегатов при  закачивании и  продавливании тампонажных растворов

   Для приготовления тампонажного материала используем цементосмесительные машины типа СМП-20. выбрав тип определяем число машин:

   n_см = М_тм / m × V_бун                                                                                                               (9.1)

   Где: m – насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м³;

           V_бун – емкость бункера смесительной машины, м³.

   n_см = 1209,3 / 1200 × 14,5 = 0,0695 шт.

   Для бездобавочного раствора применяем одну смесительную машину.

   n_см = 54023,6 / 1007 × 14,5 = 3,7 шт.

   Для облегченного цементировочного раствора берем 4 машины.

   Q_ца = g_cм × n_см                                                                                                                        (9.2)

   Где: Q_ца – суммарная производительность цементировочных агрегатов;

           g_cм – производительность одной смесительной машины (для СМП-20 примем g = 1,1 м³/с).

   Q_ца.б = 11 × 1 / 60 = 0,0183 м³/с,

   Q_ца.обл = 11 × 4 / 60 = 0,0733 м³/с.

   В соответствии с расчетными значениями Р_кп (смотреть формулу 3.3) и Q_ца выбираем тип цементировочных агрегатов (таблица 13, 14).

   Число цементировочных агрегатов в  этом случае определяется соотношением:

   n_ца = Q_ца / g_ца                                                                                                                           (9.3)

   Где: g_ца – максимальная производительность цементировочного агрегата, м³/с.

   n_ца.б = 0,0183 / 0,0258 = 0,7

   Для бездобавочного цементного раствора применим один цементировочный  агрегат.

   n_ца.обл = 0,07 / 0,0258 = 2,841

   Для облегченного тампонажного раствора нужно три агрегата.

   В процессе закачивания тампонажного раствора возможны следующие осложнения:

   - поглощение  тампонажного осложнения;

    - разрыв  сплошности потока жидкостей  из-за повышенной плотности тампонажного  раствора.

   Для предупреждения этих осложнений и обоснования режима закачивания и продавливания тампонажного раствора строятся зависимости.

   Р_цт = f (Q_i, V_жi)                                                                                                                        (9.4)

   Р_кпз = f (а_i, V_жi)                                                                                                                        (9.5)

   Где: Р_цт и Р_кпз – давления на цементировочной головке и в кольцевом пространстве в интервале продуктивного пласта (на забое скважины).

   а_i – производительность цементировочных агрегатов.

   Р_цт = Р_кпс – Р_т + ΔР_т + ΔР_кп, МПа                                                                                           (9.6)

   Р_кпз = Р_кпс + ΔР_кп, МПа                   (9.7)

   Где: Р_кпс, Р_т – гидростатическое давление составных столбов жидкостей в кольцевом пространстве и в трубах;

   V_жi – объемы закачиваемых жидкостей;

   ΔР_т, ΔР_кп – гидродинамические давления, обусловлены движениями жидкостей в трубах и в кольцевом пространстве.

   При этом процесс закачивания жидкостей начинается с максимальной производительностью.

   Построение  зависимостей (9.4, 9.5) производятся так:

   - задаются  несколькими значениями объема  закачиваемых тампонажного и  продавочной жидкости (V_i):

   V₁ = 0                                                                                                                                       (9.8);

   V₂ = V_буф                                                                                                                                 (9.9);

   V₃ = V_буф + V_о                                                                                                                        (9.10);

   V₄ = V_буф + V_о + V_б                                                                                                                (9.11);

   V₅ = V_буф + V_о + V_б + V_пр.ж. × 1/2                                                                                          (9.12);

   V₆ = V_буф + V_о + V_б + V_пр.ж. × 2/3                                                                                          (9.13); 

   V₇ = V_буф + V_о + V_б + (V_пр.ж. - 1,5)                                                                                        (9.14);

   V₈ = V_буф + V_о + V_б + V                                                                                                         (9.15),

и определяют на каждый момент распределения жидкостей  в кольцевом пространстве и обсадной колонне:

   V₁ = 0 м³

   V₂ = 4,6 м³

   V₃ = 4,6 + 50,43 = 55,03 м³

   V₄ = 4,6 + 50,43 + 0,969 = 55,999 м³

   V₅ = 4,6 + 50,43 + 0,969 + 1/2 × 43,761 = 77,88 м³

   V₆ = 4,6 + 50,43 + 0,969 + 2/3 × 43,761 = 85,17 м³

   V₇ = 4,6 + 50,43 + 0,969 + (43,761 – 1,5) = 98,26 м³

   V₈ = 4,6 + 50,43 + 0,969 + 43,761 = 99,76 м³

   При принятой производительности цементировочных  агрегатов определяют значения Р_цт и Р_кпз. Изменяют режим работы цементировочных агрегатов и производятся аналогичные вычисления. Таким образом, для различных режимов работы определяются давления на цементировочной головке и забое в кольцевом пространстве. Введем еще один дополнительный объем, когда обсадная колонна заполнена тампонажным раствором, а заколонное пространство жидкостью. При этом объем тампонажного раствора будет равен объему труб:

   V`_з = 0,785 × d₆² × h, м³                                                                                                          (9.16)

   V`_з = 0,785 × 0,152² × 2320 = 42 м³

   Давление  в кольцевом пространстве скважины находится:

   Р_кпс = ∑ρ_i × g × h_i, Па                                                                                                            (9.18)

   По  формулам (9.17, 9.18) найдем давление для  первого и второго объемов:

   Р_кпз = 1100 × 9,81 × 2320 = 25 МПа,

   Р_т = 1100 × 9,81 × 2320 = 25 МПа.

   Для третьего (дополнительно) объема, когда только колонна заполнена тампонажным раствором.

   Р_кпз = 1100 × 9,81 × 2320 = 25 МПа,

   Р_т = 1450 × 9,81 × 2320 = 33 МПа.

   Найдем  для третьего объема, так как V_з > V_т, значит, тампонажный раствор выйдет в заколонное пространство.

   Найдем, сколько раствора выйдет в заколонное пространство:

   V_о.кп = V_общ – V_т = 50,43 – 42 = 8,43 м³                                                                            (9.19)

   Найдем  высоту подъема облегченного тампонажного раствора в кольцевом пространстве: