Обоснование потребного объема материалов для приготовления тампонажного раствора

Объем тампонажного раствора определяется объемом кольцевого пространства в интервале цементирования [3, 4]/

Объем «бездобавочного» тампонажного раствора находим по формуле

, (125)

Таблица 58 - Исходные данные к расчету процесса цементирования обсадной колонны

Наименование колонн (секций)	Диаметр колонн, мм	Внутренний диаметр колонны	Интервал подъема цемента (по вертикали), м	Тампонажный материал	Плотность тампонажного раствора, кг/м3	Диаметр долота, мм	Коэффициент кавернозности	Водоцементное отношение, в/ц	Содержание химреагентов в жидкости затворения, %	Плотность буферной жидкости, кг/м3
от (низ)	до (верх)	CaCl2	КМЦ
Направление					ПЦТ II-50 ГОСТ 1581-96		393,7	1,3	0,5		-
Кондуктор		227,2			ПЦТ II-50 ГОСТ 1581-96		295,3	1,25	0,5		-
Эксплуатационная колонна					ПЦТ III Об 5-50 ГОСТ 1581-96		215,9	1,25	0,8	-	-
		ПЦТ I-100 ГОСТ 1581-96		0,5	-

Объем «облегченного» тампонажного раствора

, (126)

где К - коэффициент кавернозности,

- диаметр долота, м,

- наружный диаметр обсадной колонны, м,

- внутренний диаметр обсадной колонны вблизи башмака, м,

- интервал цементирования, м,

- высота подъема «бездобавочного» тампонажного раствора в заколонном пространстве, м,

- расстояние от башмака обсадной колонны до кольца «стоп», м.

Определяется потребное количество тампонажного материала. Количество тампонажного материала (портландцемента) – q_i ,т, для приготовления 1 м³ тампонажного раствора [3, 4]

, (127)

где В/Ц - водоцементное отношение,

ρ_i - плотность i-го тампонажного раствора, кг/м³.

Общая масса тампонажного материала для приготовления тампонажных растворов (М_iтм)

М_iтм = К_т · q_i · V_iтр , (128)

где К_т = 1,03…1,06 - коэффициент, учитывающий потери цемента при транспортировке и затворении.

Масса компонентов тампонажной смеси

М_аi = a_i · М_iтм , (129)

где - массовая доля i - го компонента твердого вещества в тампонажной смеси.

Количество жидкости затворения для приготовления тампонажных растворов

М_жi = К_в · (В/Ц) · М_iтм , (130)

где К_в = 1,08…1,10 - коэффициент, учитывающий потери воды при затворении.

Необходимый объем жидкости затворения для приготовления тампонажных растворов

V_жi = [К_в · (В/Ц) · М_iтм] / ρ_ж , (131)

где ρ_ж - плотность жидкости затворения.

Количество химических реагентов для регулирования свойств тампонажных растворов определяется в зависимости от процентного содержания химреагента по отношению к массе сухого тампонажного материала.

Необходимый объем продавочной жидкости

, (132)

где V_м - объем трубопроводов, связывающих цементировочные агрегаты с цементировочной головкой, м³. Принимаем V_м = 0,5 м³,

L - глубина скважины по стволу, м,

Δ - коэффициент сжимаемости продавочной жидкости (принимаем для труб с d_н = 0,146 м: Δ = 1,02).

Необходимый объем буферной жидкости

, (133)

где l_буф.ж. - необходимая высота столба буферной жидкости за колонной, м.

Проводим вычисления для эксплуатационной колонны.

Необходимый объем «бездобавочного» тампонажного раствора

м³.

Необходимый объем «облегченного» тампонажного раствора

м³.

Необходимый объем продавочной жидкости

м³.

Необходимый объем буферной жидкости

м³.

Рассчитываем потребное количество материалов для «бездобавочного» тампонажного раствора

V_б = 8,12 м³, В/Т = 0,5, ρ_б = 1800 кг/м³, К_т = 1,04, К_в = 1,09,

ρ_ж = 1030 кг/м³, а_КМЦ = 0,02 (2%).

кг = 1,2 т ( для приготовления 1 м³),

т, т,

т,

V_ж = [1,04 · (0,5) · 10130] / 1030 = 5,11 м³.

Рассчитываем потребное количество материалов для «облегченного» тампонажного раствора

V_о = 52,09 м³, В/Т = 0,8, ρ_о = 1520 кг/м³, К_т = 1,04, К_в = 1,09,

ρ_ж = 1030 кг/м³.

кг = 0,844 т ( для приготовления 1 м³),

т,

т,

V_ж = [1,04 ·(0,8) · 45720] / 1030 = 36,93 м³.

Рассчитываем потребное количество материалов для буферной жидкости

V_буф.ж. = 6,15 м³, ρ_буф.ж. = 1100 кг/м³, КМЦ - 28 %, НТФ - 10 %,

вода - 62 %.

М_буф.ж. = V_буф.ж · ρ_буф.ж. = 6,15·1100 = 6,77 т,

т, т,

V_воды = 0,62·6,15 = 3,81 м³.

Для направления и кондуктора расчеты аналогичны.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 59.

Таблица 59 - Потребное количество материалов для цементирования обсадных колонн

Номер по порядку	Название или шифр материала	ГОСТ, ОСТ, ТУ на изготовление	Единица измерения	Потребное количество
название колонн	суммарное на скважину
направление	кондуктор	эксплуатационная
	ПЦТ II-50	ГОСТ 1581-96	т	7,153	53,73	-	60,883
	ПЦТ I-100	ГОСТ 1581-96	т	-	-	10,13	10,13
	ПЦТ III Об 5-50	ГОСТ 1581-96	т	-	-	45,82	45,82
	Техническая вода для затворения	-	м3	3,78	28,43	42,04	74,25
	Буферная жидкость	-	м3	3,7	8,98	6,15	18,83
	Продавочная жидкость	-	м3	2,8	29,24	28,97	61,01
	НТФ	ТУ 6-09-5283-86	т	0,2	0,79	0,677	1,667
	КМЦ	ОСТ 6-05-386-80	т	0,611	1,976	2,096	4,683
	CaCl2	ГОСТ 450-77	т	0,143	1,075	-	1,218