Р_гд - гидродинамическое давление в скважине при спуске колонны труб с закрытым нижним концом;

Р_гр - давление начала поглощения (гидроразрыва) наиболее слабого пласта.

Гидродинамическое давление при спуске находится при  турбулентном течении вытесняемой  жидкости по формуле 

,

 - при ламинарном течении. 

В формулах - соответственно длина и гидравлический диаметр кольцевого пространства на i- том участке; U_i- скорость течения жидкости на i - том участке; n – количество участков кольцевого пространства различного размера от устья до наиболее слабого пласта, t₀ - динамическое напряжение сдвига, l - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Обоснование режима спуска эксплуатационной колонны 

Наиболее слабый пласт  на забое скважины (Мегионская свита).

Зададимся скоростью  спуска U=0,5 м/c, тогда скорость движения вытесняемой жидкости U_ж будет равна: 

  

где

D_С, D_Т – соответственно диаметр скважины и наружный диаметр обсадных труб;

K – коэффициент, учитывающий увлечение части жидкости стенками колонны труб. Для практических расчётов можно принять K=0,5.

Пусть режим течения  вытесняемой жидкости в интервале  установки техколонны будет ламинарный, тогда: 

 

Критическая скорость течения жидкости при смене режимов определяется по следующей формуле: 

 где  

Тогда

Скорость течения  жидкости U_Ж<U_КР, то режим ламинарный. 

 где   

Получаем: 

   

Гидродинамические давления на данном участке составят: 

 

Результаты аналогичных  расчётов для различных скоростей  спуска яяэксплуатационной колонны  приведены в таблице 9. 

     Таблица №9

Зависимость P_гд от скорости спуска эксплуатационной колонны.

 

По результатам  расчетов табл. 9. построим график зависимости  Р_ГД = f(U_СП)

Давление столба промывочной жидкости на пласт будет  равно

 

Тогда максимальное гидродинамическое давление, не допускающее  поглощения будет равно , что соответствует скорости спуска приблизительно равной 3,3 м/с. 

Рис. 4. Зависимость  Р_ГД = f(U_СП) 

Скорость спуска обсадной колонны не должна превышать 3 м/с. 

Расчет  допустимой глубины опрожнения колонны 

Из условия прочности  обсадной колонны:  

 

Из условия прочности  обратного клапана:

 

     6. обоснование способа цементирования

 

Кондуктор и колонна  цементируется до устья, для разобщения водоносных горизонтов.

Обсадная колонна  цементируется в одну ступень (требование заказчика) до устья.

Самым слабым пластом  является Мегионская свита (К_п=1,59), Р_ПОГЛ=40,03 МПа. Давление столба цементного раствора на поглощающий пласт с учетом гидродинамических потерь при цементировании должно удовлетворять условию 

     Р_ПОГЛ³1,1×Р_Ц.Р..                                                                                                                                     (12) 

Таким образом давление столба цементного раствора не должно превышать величины Для дальнейших расчетов примем, что интервал от забоя и на 300 м выше продуктивного пласта (2205-2570 м по вертикали) цементируется ПЦТ-1-50 по ГОСТ 1581-96 с плотностью раствора r_Ц.Р.=1,80 г/см³ (В/Ц=0,45) Давление столба ПЦТ-1-50 будет составлять 

. 

Рассчитаем плотность  облегченного раствора 

 

РАСЧЕТ цементированиЯ обсадной колонны.

 

7. Определение объёмов тампонажных растворов для цементирования эксплуатационной колонны 

7.1 Определение  объёма цементного раствора

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.5. Конструкция  скважины 

 

где  

  

где K_к - коэффициент кавернозности.

 

7.2 Определения  объёма облегчённого цементного  раствора.

     7.3. Определение объёма продавочной жидкости

 

где V_М - объём манифольда.

     7.4 Определение объёма буферной жидкости

 

 

где Н_БЖ – высота столба буферной жидкости (Н_БЖ=200…500 м). 

7.5 Определение  количества цемента и воды  для затворения 

Количество цемента  для приготовления 1 м³ цементного раствора определяется из уравнения:  

                                                                              13) 

где плотность цементного раствора, кг/м3;

В/Ц – водоцементное  отношение.

Тогда  

Объем воды, необходимый  для затворения этого количества цемента рассчитывается по формуле 

                                                                                      (14)

     7.6 Определение количества  облегчённого цемента и воды  для затворения

 

Расчет ведется  по формулам, аналогичным формулам аналигичным формулам (13-14) 

     7.7 Реологические  параметры растворов

 

Для расчета воспользуемся  следующими формулами 

                                                                          (15)

      (16)

Цементный раствор: 

;

. 

Облегченный цементный  раствор: 

;

. 

Буферная жидкость: 

;

. 

Буровой раствор:

     Так как на практике, буровой раствор  смешивается с цементным раствором (с буферной жидкостью) и коагулирует, при этом образуется высоковязкая масса.

Примем, что раствор  имеет следующие параметры 

;

. 

Определение режима работы цементировочной техники

Определяется число  смесительных машин для каждого  вида тампонажного материала (п_см): 

                                                                                                                          (17) 

     гдет_НАС - насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м³;

     V_БУНК - ёмкость бункера смесительной машины, м³.

Цементный раствор (смесители 2МСН-20) 

 

Облегченный цементный  раствор (смесители 2МСН-20) 

 

Производительность  смесителя 2СМН-20 по цементному раствору: 

 

где Q_В – производительность водяного насоса, л/с; 

 

Производительность  смесителя 2СМН-20 по облегченному цементному раствору: 

 

где Q_В – производительность водяного насоса, л/с; 

 

 

Число цементировочных  агрегатов для закачки цементного раствора (ЦА-320).

Так как производительность смесителя по цементному раствору 20,6 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата: 

 для закачки цементного  раствора. 

Число цементировочных  агрегатов для закачки облегчённого цементного раствора.

Так как производительность смесителя по облегчённому цементному раствору 20,2 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата: 

 для закачки облегчённого  цементного раствора. 

1. Общая потребность  в цементировочной технике:

Для приготовления  цементного и облегчённого цементного растворов необходимо шесть 2СМН-20.

Для подачи воды и  начала продавки необходимо два ЦА-320.

Для закачки цементного и облегчённого цементного растворов  необходимо 12 ЦА-320.

Всего 14 ЦА-320.

Также для цементирования используем блок манифольдов 1БМ -700 и  станцию контроля цементировании СКЦ-2М-80.

 

Таблица №10

     Распределение тампонажных материалов

      8. Охрана труда, окружающей среды и ТБ при заканчивании скважин

 

Охрана  недр