Обоснование и методика расчета процесса цементирования скважин

Способ цементирования зависит от геологических условий разбуриваемой площади, высоты подъема тампонажного раствора, опасности возникновения газопроявлений, наличия необходимого количества цементировочной техники, технологической оснастки и т.д. Можно выбрать прямой (одноступенчатый, многоступенчатый, с разрывом во времени, без разрыва во времени), обратный, метод встречных заливок и др.

Расчет процесса цементирования делится на следующие этапы: - обоснование необходимой плотности тампонажного раствора; - определение вида и потребного количества материалов (цемента, моди-фицирующих добавок, реагентов, воды для приготовления тампонажных рас-творов); - обоснование вида и определение объемов продавочной и буферной жид-костей; - расчет необходимого количества цементировочной техники по видам; - обоснование схемы расстановки цементировочной техники; - определение режимов работы цементировочной техники (расчет процесса закачивания и продавливания тампонажного раствора); - определение планируемого времени цементирования, корректировка рецептуры тампонажного раствора.

Обоснование плотности тампонажного раствора для цементирования вышележащих относительно продуктивного пласта интервалов производится из условия недопущения поглощения тампонажного раствора наиболее «слабым» пластом (определяется по давлению гидроразрыва из совмещенного графика давлений) и наиболее полного вытеснения буровой промывочной жидкости из затрубного пространства.

Объем тампонажного раствора определяется объемом кольцевого пространства в интервале цементирования. Цементирование может быть осуществлено «бездобавочным» тампонажным портландцементом на всю высоту, либо частично. В последнем случае, оставшаяся часть заполняется облегченным (утяжеленным) тампонажным раствором.

Продавочная жидкость необходима для продавливания тампонажного раствора в заколонное пространство. Необходимый объем продавочной жидкости рассчитывается

Где kсж - коэффициент сжимаемости промывочной жидкости, принимается равным kсж = 1,02 – 1,05; dв – внутренний диаметр колонны, м; Lс – длина скважины по ее оси, м; Vм – объем трубопроводов, связывающих цементировочные агрегаты с цементировочной головкой, м3, принимается равным – 0,5 м3.

Обсадную колонну, спущенную в скважину, цементируют при помощи цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин.

Цементно-смесительная машина служит для механизированного приготовления цементного раствора. Количество цементировочных агрегатов (ЦА), работающих совместно с конкретной цементно-смесительной машиной определяется производительностью смесителя по тампонажному раствору и суммарной производительностью насосов высокого давления у ЦА, производящих закачку приготовленного раствора в скважину. Эти производительности должны соответствовать друг другу.

В процессе закачивания тампонажного раствора возможны следующие осложнения: - поглощение тампонажного раствора из-за превышения давления в заколонном пространстве над пластовым; - разрыв сплошности потока жидкостей.

Для предупреждения этих осложнений, обоснования режима заканчивания и продавливания тампонажного раствора строятся зависимости:116

Рцг = f(Qi • Vжi),

Ркпз = f(Qi • Uжi)

гдеРцг и Ркпз – давление на цементировочной головке и в кольцевом простран-стве в интервале продуктивного пласта (на забой скважины), МПа.

Рцг = Ркпс – Рт + ΔРт + ΔРкп + Ру

Ркпз = Ркпс + ΔРкп

где Qi – производительность всех цементировочных агрегатов,учавтсвующих в процессе цементирования м3/с; Ркпс, Рт, Руст – гидростатические давления составных столбов жидко стей в кольцевом пространстве, в трубах и на устье, соответст-венно, МПа; VЖi – объемы закачиваемых жидкостей, м3; Рт, Ркп – гидродинамические давления, обусловленные движением жидкостей в трубах в кольцевом пространстве, МПа.

Процесс закачивания жидкостей начинают с максимальной производительностью постепенно снижая ее до минимальной. Последние 1 - 1,5 м3 продавочной жидкости закачивают одним агрегатом на 1-ой скорости.

Продолжительность процесса цементирования tц складывается из времени необходимого для приготовления тампонажного раствора и заполнения ею осреднительной емкости, освобождения разделительной пробки, на закачивание тампонажного раствора и продавочной жидкости в обсадную колонну. t=Vбж/Qбж + Vтр/Σqца + ΣVпр.i/Qi + (600÷800)

Время tц, как правило, не должно превышать 75% срока начала загустеваниятампонажного раствора tзаг: tц ≤ 0,75tзаг.

Дата добавления: 2015-08-09