Расчет продолжительности цементирования

В начале закачки цементного раствора в колонну ЦА преодолевают только гидравлические сопротивления в трубах и кольцевом пространстве. Рассмотрим возможность работы ЦА при закачке облегченного цементного раствора на III скорости (qца(3) = 0,0081 м3/с). Для этого рассчитаем гидравлические сопротивления:

Pтр =0,826 λтр ρпр L Q∑ ²10^-6/D_в⁵ =0,826•0,025•1140•3868•(2*0,0081)²10^-6/0,153⁵=0,29 МПа

Ркп=0,826*λкп*ρцр*L*Q∑^2*10^-6/(Dс-Dн)³(Dс+Dн)²=0,826•0,035•1640•3868•(2*0,0081)²10^-6/((1,12 *0,2191) - 0,168)³((1,12* 0,2191) + 0,168)² =0,62 МПа

Гидродинамическая составляющая давления на устье (примем Роб = 1 МПа):

Рдин = Ртр + Ркп + Роб =0,29 + 0,62+ 1,0 = 1,91 МПа

Это давление агрегат ЦА 320 преодолевает на III скорости при диаметре втулки 125 мм (РЦА =10 МПа). Поэтому принимаем, что закачка всего объема цементных растворов будет производиться на III скорости.

Тогда время закачки облегченного цементного раствора составит:

Тзоцр = Vоцр/ (nца*qца(3)*60) = 23,3/ (2 • 0,0081* 60) = 23,9 мин

Время закачки цементного раствора нормальной плотности:

Тзцр = Vцр/ (nца*qца(3)*60) = 10,9 / (1 • 0,0081* 60) = 22,4 мин

Общее время закачки цементных растворов составит:

Тз = Tзоцр + Tзцр = 23,9 + 22,4 = 46,3 мин

Продавка цементного раствора в затрубное пространство (закачка продавочной жидкости) обычно начинается на той же скорости работы цементировочных агрегатов, на которой производилась закачка в обсадную колонну. По мере выхода цементного раствора в затрубное пространство давление на устье скважины возрастает и приходится агрегаты переключать на пониженную скорость работы.

Определим глубину, на которую может быть закачена продавочная жидкость в обсадную колонну при работе ЦА на III скорости:

H(3)=FкпL/Fтр + Fкп + 10⁶ Fкп(Рⁱца - Рⁱдин)/g(Fтр + Fкп)(ρцр - ρр) + LFтр – Vпр/ Fтр + Fкп = 0,024*3868/0,022+0,024 +10⁶*0,024(10-1,91)/10(0,024+0,022)(1640-1140) + 3868*0,022-74,4/0,024+0,022 = 3095 м

Объем продавочной жидкости, закачиваемой на III скорости:

Vпр(3) = 0,785 Dв² H(3) = 0,785 • 0,153² • 3095 = 56,9

Примем объем продавочной жидкости, закачиваемой при посадке разделительной пробки на «стоп» кольцо равным 1,5 м³.

Тогда объем продавочной жидкости, закачиваемой на II скорости составит:

Vпр(2) = Vпр – Vпр(3) - Vстоп = 74,4 – 56,9 - 1,5 = 16 м3

Время закачки продавочной жидкости:

- на III скорости:

Тпр(3) = Vпр(3)/ (nца*qца(3)*60) = 56,9/ (10 • 0,0081* 60) = 11,7 мин

- на II скорости:

Тпр(2) = Vпр(2)/ (nца*qца(2)*60) = 16/ (10 • 0,0043* 60) = 6,2 мин

- при посадке продавочной пробки:

Тстоп=Vстоп/(qца(2)*60)= 1,5/(0,0043*60)= 5,8 мин

Общее время продавки составит:

Тпр = 11,7 + 6,2 +5,8 = 23,7 мин

Общее время цементирования эксплуатационной колонны:

Тц = Тз + Тпр+ Ттно = 46,3 + 23,7 + 10 = 80 < 0,75 • 180 = 135 мин

Следовательно, продолжительность цементирования удовлетворяет требованиям правил безопасности.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

При бурении скважин встречаются осложнения и происходят аварии, связанные с образованием желобных выработок. Данное явление нередко надолго задерживает процесс углубления скважины, не позволяет довести скважину до проектной глубины, в исключительных случаях приводит к необходимости ликвидации. Под желобообразованием понимают формирование в стволе скважины каверны особой формы – в виде замочной скважины. Ширина ее разработка зависит от наружного диаметра соединительных элементов (муфт, замков) бурильных труб, а длина – от геологических особенностей пород, угла наклона и естественного искривления ствола скважины., силы прижатия бурильной колонны к стенке скважины, числа рейсов бурильного инструмента и длительности работ.

Желобные выработка образуются в результате одностороннего разрушения горной породы под действием усилий, прижимающих колонну труб к стенке скважины на участках искривления, преимущественно за счет истирания и резания замками бурильных труб. Механизмы и интенсивность этого процесса обусловлены геологическими и технологическими факторами. Геологическими факторами, относящимися к так называемой “неуправляемой” группе факторов, являются анизотропия, структура и текстура горных пород, углы наклона пластов.

Таким образом, желобообразование чаще всего наблюдается при бурении различных по твердости пород, при резком их переслаивании и крутых углах наклона пластов. Характерными являются глинистые породы, а также отложения солей.

Признаками образования желоба являются посадки, затяжки, прихваты, заклинивание бурильных труб. Эти признаки все чаще могут проявляться с ростом числа спускподъемных операций. Опасность потери подвижности инструмента при попадании в желоб возрастает, если диаметр бурильных труб превышает ширину образовавшейся выработки в 1,14-1,2 раза. Характерной особенностью данного осложнения является сохранение циркуляции промывочной жидкости при заклинивании бурильного инструмента.

Способами предупреждения и ликвидации желобообразования являются проводка в мягких породах строго вертикальных (отклонение менее 1-2%) скважин; при проводке наклонно направленных скважин необходимо подбирать такие темпы набора и снижения кривизны, при которых исключается образование желобов; буровыми растворами укреплять стенки скважины, иметь низкое содержание песка, малые показатели липкости. При образовании желоба прорабатывают интервалы желобных выработок.