Расчет расхода материалов

Рассчитаем объемы и количество материалов для приготовления цементного раствора.

Объем цементного раствора нормальной плотности:

V _цр = 0,785 {[(a×D _д)² - D _н²]L } = 0,785{[(1,05×0,1428)² - 0,1016²]652} = 7,9 м³

Расход цемента для приготовления 1 м³ цементного раствора (при водоцементном отношении 0,5):

q = r _цр/(1 + m) = 1920/(1 + 0,5) = 1280 кг/м³

Количество цемента для приготовления расчетного объема цементного раствора:

G _ц = k _ц qV _цр×10^-3 = 1,03 × 1280 × 7,9×10^-3 = 10,4 т

Объем воды для приготовления цементного раствора нормальной плотности:

V _в = k _в mG _ц = 1,05 × 0,5 × 10,4 = 5,46 м³

Объем продавочной жидкости составит:

V _пр = k _cж 0,785 D _Вср² L = 1,03 × 0,785 × 0,118² 2072 = 23,33 м³

Поскольку считается, что для обеспечения надежного разделения бу­рового и тампонажного растворов в процессе цементирования необходимо создавать в затрубном пространстве столб буферной жидкости высотой не менее 150-200 м, принимаем высоту столба буферной жидкости 200 м. Объем буферной жидкости составит:

V _БЖ = 0,785 [(aD _д)² - D _н²] h _БЖ = 0,785{[(1,05×0,1428)² - 0,1016²] 200 = 2,4 м³

Гидравлический расчет цементирования

Для выбора типа цементировочных агрегатов рассчитаем максимальное давление на устье скважины в конце цементирования, его гидростатическую и гидродинамическую составляющие.

Гидростатическая составляющая давления на устье в конце цементирования:

Рст = 10^-6 * g * [(ρцр - ρпр)H] = 10^-6 • 10 • [ (1920 - 1050)434] = 3,77 МПа

Суммарная производительность цементировочных агрегатов, участвующих в продавке цементного раствора для обеспечения турбулентного режима течения жидкости в затрубном пространстве (wкп = 1,8 м/с) должна составлять:

Q∑ = 0,785[(α*D_д)² –D_н²]wкп = 0,785[(1,05×0,1428)² - 0,1016²] • 1,8 = 0,017 м³/с

Потери давления в трубах и кольцевом пространстве составят:

Pтр = 0,826 * λтр * ρпр L * Q∑ ²10^-6 /D_в⁵ = 0,826 • 0,025 • 1050 • 652•0,017²10^-6/0,118⁵ = 0,18 МПа

Ркп = 0,826 * λкп * ρцр * L * Q∑ ² * 10^-6 /(Dс-Dн)³(Dс+Dн)² =

= 0,826 • 0,035 • 1920 • 652 • 0,017²•10^-6/((1,027 • 0,1206) - 0,1016)³((1,027 • 0,1206) + 0,1016)² = 18,67 МПа

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

Рдин = Pкп + Ртр + Роб = 0,18+18,67+1 = 19,85 МПа

Максимальное давление на устье в конце цементирования составит:

Рmax = Рст + Рдин = 19,85+3,77 = 23,62 МПа

По величине этого давления выбираем тип цементировочных агрегатов - ЦА 320. Максимальное давление этот ЦА может преодолеть на трех режимах.

Номер режима	Диаметр втулок, мм	№ скорости (передачи)	Развиваемое давление, МПа (РЦА)	Производительность, м^3/с (q ца)
		II		0,0025
		II		0,0032
		II		0,0043

Исходя из анализа данных, учитывая необходимость некоторого запаса ЦА по давлению и по максимальной производительности цементировочного агрегата для закачки продавочной жидкости в конце цементирования принимаем режим – диаметр втулки 115 мм, № скорости – 2, q_ца = 3,2 л/с, Р_ца = 26 Мпа.

Количество ЦА, участвующих в продавке цементного раствора, определится из выражения:

n_ца = Q∑ /q_ца =0,017/0,0032 ~ 6

В соответствии с принятым типом цементировочного агрегата выбираем тип цементосмесительных машин - 2СМН-20, т.к. водоподающий насос для приготовления цементного раствора находится на ЦА - 320, а на смесительной машине 2СМН-20 его нет.

Количество смесительных машин для размещения цемента:

n_см = G_ц/(a • V_б) = 10,4 /(1,4 • 14) ~ 1

На основании проведенных расчетов принимаем следующую схему обвязки цементировочной техники:

- на приготовлении и закачке цементного раствора нормальной плотности - 1 смеситель и 1 ЦА 320;

- на закачке продавочной жидкости - 6 ЦА 320;

- на продавке и посадке разделительной пробки - 1 ЦА 320.

Общее количество цементировочной техники: 2СМН 20-1 шт., ЦА 320 - 8 шт.

Дата добавления: 2015-11-14