|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Выбор типа и расчёт необходимого количества цементировочного оборудования
Максимальное ожидаемое давление на цементировочной головке РЦГ (в МПа) рассчитывают по формуле: РЦГ = ∆ PГС + PТ + PК + PСТ, (2.93) где ∆ PГС – максимальная ожидаемая разность гидростатических давлений в затрубном пространстве и в трубах в конце процесса цементирования, МПа; PТ, PК – гидравлические сопротивления соответственно в трубах и в затрубном пространстве при принятом значении v, МПа; PСТ = 3 МПа – давление момента “Стоп”. Разность гидростатических давлений определяют по формуле: ∆ PГС = 0, 001× g× [ Н1× ρ Н.Т.С. + HБУФ.Ж.× ρ Б.Ж. + (L1 – Н1 – HБУФ.Ж.)× × ρ Б.Р. – (L1 – h1)× ρ ПР - h1× ρ Н.Т.С.] + РАЭР.Т.С. (2.94) где L1 – глубина скважины по вертикали, L1 = 2700 м; Н1 – высота подъема тампонажного раствора нормальной плотности, Н1 = 450 м; Н2 - высота подъема аэрированного и нормального тампонажных растворов Н2 = 2100 м; HБУФ.Ж. – высота подъёма буферной жидкости, HБУФ.Ж. = 209 м; h1 – высота цементного стакана в колонне по вертикали, h1 =30 м; РАЭР.Т.С. – давление аэрированной тампонажной смеси, РАЭР.Т.С. = 18, 31 МПа; g - ускорение свободного падения, g= 9, 8 м/с2; ρ ПР - плотность продавочной жидкости, ρ ПР = 1, 10 г/см3; ρ Б.Ж. – плотность буферной жидкости, ρ Б.Ж. = 1, 05 г/см3; ρ Н.Т.С – плотность нормальной тампонажной смеси, ρ Н.Т.С = 1, 92 г/см3; ∆ PГС = 0, 001× g× (450× 1, 92 + 209× 1, 050 + 391× 1, 10 – 2670× 1, 10 – 30× 1, 92) + 18, 31 = 3, 81 МПа. Гидравлические сопротивления внутри обсадной колонны РТ и в затрубном пространстве РК (в МПа) в конце продавки тампонажной смеси находят по формулам Дарси-Вейсбаха: РТ = Σ РТi (5.24) PТi = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × Li / d5ОКi (5.25) PК = 8, 11 × λ К × Q2 × {ρ ТР × (L – l) / [(DСКВ – DОК )3× (DCКВ + DОК)2] + ρ СРВЗВ × l / [(dКОН–DОК)3× (dКОН + DОК)2]} (2.95) где λ Т, К - коэффициенты гидравлических сопротивлений внутри обсадной колонны и кольцевом пространстве, для практических расчетов принимаются равными 0, 02 и 0, 035 соответственно; DСКВ, DОК, dКОН - соответственно средний диаметр скважины, наружный диаметр обсадной колонны и внутренний диаметр кондуктора, см; Q- производительность закачки раствора, л/с; L- длина обсадной колонны, м; l - длина кондуктора, м; dОКi - внутренние диаметры секций обсадной колонны, см; РТi - гидравлические сопротивления внутри секций обсадной колонны, имеющих диаметры dОКi, МПа; Li – длина секций обсадной колонны, м; ρ СРВЗВ - средневзвешенная плотность раствора в кондукторе в конце продавки тампонажной смеси, г/см3. Равна ρ ТР при цементировании колонны до устья; ρ ПР – плотность продавочной жидкости, г/см3. Производительность закачки цементного и бурового растворов (в л/с): Q = 0, 0785× (k2× D2СКВ – D2ОК) × v (2.96) где v – скорость подъёма тампонажного раствора в кольцевом пространстве в м/с. Q = 0, 0785× (1, 12× 24, 452 – 17, 782)× 0, 4 = 12, 8 л/с Гидравлическое сопротивление в затрубном пространстве обсадной колонны равно: PК = 8, 11× λ К × Q2 × {ρ СР.ВЗВ.ТР× (L – l) / [(DСКВ – DОК )3× (DCКВ + DОК)2]+ρ СР.ВЗВ.СТ.Ж.× l/[(dКОН–DОК)3× (dКОН+DОК)2]}= 8, 11× 0, 035× 12, 82× [1, 590× (2975 – 831)/((1, 1× 24, 45 – 17, 78)3× (1, 1× 24, 45 + 17, 78)2) +((1, 05× 233+1, 10× 420+1, 500× 178)/831)× 831/((25, 8917, 78)3× (25, 89+17, 78)2)]=46, 5× (3408, 96/757, 3× 1995, 9 + 973, 7/533, 4× 1907, 07) = 46, 5× (0, 002 + 0, 001) = =0, 14 МПа Определяем гидравлические сопротивления внутри каждой секции обсадной колонны: PТ1 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L1 / d5ОК1 = =8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 374/15, 75 = = 10932, 89 /953889, 9 = 0, 012 МПа; PТ2 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L2 / d5ОК2 = 8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 441/15, 945 = =12891, 46/1029062, 1 = 0, 0125 МПа; PТ3 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L3 / d5ОК3 = 8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 770/16, 165 = =22508, 9/1102063, 9 = 0, 02 МПа; PТ4 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L4 / d5ОК4 = 8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 616/16, 45 = =18007, 12/1186367, 5 = 0, 015 МПа; PТ5 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L5 / d5ОК5 = 8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 378/16, 165 = =11049, 82/1102063, 9 = 0, 010 МПа; PТ6 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L6 / d5ОК6 = 8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 315/15, 945 = =9208, 19/1029062, 1 = 0, 010 МПа; PТ7 = 8, 11× λ Т × ρ ПР × Q2 × L7 / d5ОК7 = 8, 11× 0, 02× 1, 1× 12, 82× 81/15, 75 = = 2367, 82 /953889, 9 = 0, 0025 МПа; Находим суммарное значение гидравлических сопротивлений обсадной колонны: PТ = PТ1 + PТ2 + PТ3 + PТ4 + PТ5 + PТ6 + PТ7 = 0, 012 + 0, 0125 + 0, 02 + 0, 015 + 0, 010 + 0, 010 + 0, 0025 = 0, 082 МПа; Тогда максимальное ожидаемое давление на цементировочной головке равно: РЦГ = 3, 81 + 3 + 0, 14 + 0, 082 = 7 МПа Рассчитываем давление на цементировочных насосах цементировочных агрегатов РЦА: РЦА ≥ РЦГ / 0, 8 (2.97) РЦА ≥ 7/0, 8 = 8, 75 МПа При цементировании скважины проектируем использовать агрегат ЦА-320. У агрегата производительность на 3 скорости QЦА = 8, 7 л/с, при диаметре втулки 125 мм, давление PЦА = 10, 7 МПа, т.е. заданный режим по давлению обеспечится при использовании этого цементировочного агрегата. В таблице 2.15 представлена подача и давление цементировочного агрегата ЦА-320 при диаметре втулки 125 мм. Таблица 2.15 - Подача и давление цементировочного агрегата ЦА-320 при диаметре втулки 125 мм
По расчетному значению Q определяем количество цементировочных агрегатов: n = Q / q + 1 (2.98) где q – производительность одного ЦА на 3 скорости при диаметре втулок, обеспечивающий необходимое давление, q2 = 4, 9 л/с при давлении РЦА; 1 – резервный агрегат, n = 12, 8/4, 7 + 1 = 3 + 1 = 4; Так как скорость восходящего потока не более 0, 4 м/с принимаем n = 4 (3 основных агрегата и 1 резервный агрегат). Определим максимальную подачу, которую развивают 2 агрегата на максимальной передаче: QМАХ. = 20× 2 = 40 л/с Таблица 2.16 - Характеристика насосного агрегата ЦА-320
Продолжение таблицы 2.16
Теперь проверим, возможно, ли закачать тампонажный раствор до забоя в режиме ускоренной закачкой: QМАКС ≤ √ [PГР /1, 2 – 0, 001× g × ((L1 - HБУФ.Ж.) × ρ Б.Р. + HБУФ.Ж.× ρ Б.Ж.)] / 8, 11 × λ К × {ρ СР.ВЗВ.СТ.× (L1 – l)/[(DСКВ – DОК )3× (DCКВ + DОК)2]+ ρ Б.Р.× l/[(dКОН – DОК )3× (dКОН+DОК)2]}=√ [48, 7475/1, 2–0, 001× 9, 81× (2975× 1, 1 + 209× 1, 05)]/[8, 11× 0, 035× {(((1921× 1, 1+209× 1, 05)/2121)× 2121)/((1, 1× 24, 45–17, 78)3× (1, 1× 24, 45 + 17, 78)2) (1, 10× 831)/((25, 89–17, 78)3× (25, 89+17, 78)2)]}= √ 10, 85/(0, 2839(2380, 7/(2210, 72× 2360, 7) + 939, 03/(533, 4× 1907, 1))) = √ 10, 85/(0, 2839× (0, 00046 + 0, 00092)) = = √ 8, 98/0, 00039 = √ 14641 = 121 л/с. 40 л/с < 121 л/с Следовательно, до забоя можно закачивать тампонажный раствор в режиме ускоренной закачки. Приготовление тампонажных растворов для изоляции продуктивных горизонтов должно производиться в отдельной осреднительной емкости с целью получения однородной смеси и качественного разобщения пластов. Рассчитаем дополнительное количество цементировочных агрегатов, которые будут качать тампонажный раствор в эту ёмкость. Так как потери давления в циркуляционной системе насосного агрегата пренебрежимо малы, целесообразно качать тампонажный раствор в осреднительную ёмкость при максимальном диаметре втулок (125 мм). Для обеспечения QMAX. = 40 л/с при продавке тампонажного раствора в скважину необходимо иметь запас по суммарной производительности агрегатов работающих на осреднительную ёмкость. На основании изложенного проектируем 3 дополнительных цементировочных агрегата. Определим подачу этих агрегатов: QДОП. = 3× 20 = 60 л/с Определим коэффициент запаса по производительности агрегатов работающих на осреднительную ёмкость: kОСР.ЁМК. = QДОП. / QMAX. = 60/40 = 1, 5 (2.99) Общее количество агрегатов, участвующих в цементировании скважины равно 3. Для приготовления тампонажного раствора проектируем цементосмесительную машину типа УС6–30, которая имеет следующие характеристики: масса загрузки бункера на мест цементирования, т. 20 наибольшая производительность приготовления тампонажного раствора плотностью 1, 85г/см3, л/с 27 Плотность приготавливаемого раствора, г/см3….…1, 3 – 2, 4 (+ 0, 02) Давление жидкости, МПа - Оптимальное 1, 5 - Максимальное 2, 0 габариты, мм: - длина……………………………………………………………………8860 -ширина………………………………………………………….……….2500 - высота…………………………………………………………………...3430 масса, кг…………………………………………………………………12240 Определяем число цементосмесительных машин: m = QДОП./qЦ.С.М., (2.100) где qЦ.С.М. – производительность цементосмесительной машины, л/с; m = 60/27 = 2, 23, принимаем m = 3 Затем проверяем, достаточно ли суммарного объёма мерных баков цементировочных агрегатов VМБ (в м3) для воды затворения тампонажной смеси: VМБ = 6× 3 ≥ VВ, (2.101) где: VВ = 24 м3 VМБ = 6× 3 = 18 м3 18 < 24, условие не выполняется, так как суммарного объёма мерных баков цементировочных агрегатов VМБ для воды затворения тампонажной смеси не достаточно, проектируем производить долив в мерные баки из системы водоснабжения буровой установки. Проверим, хватит ли емкости мерников 2 ЦА для закачки всего объёма продавочной жидкости. Объём продавочной жидкости равен VПР = 61 м3, а вместимость мерного бака ЦА равна 6 м3. Следовательно, вместимость мерных баков 2 ЦА равна 6× 2 = 12 м3, 12 м3< 61 м3 поэтому проектируем производить дозаправку мерных баков продавочной жидкостью из дополнительных ёмкостей. Затем проверяем, достаточно ли суммарной массы тампонажной смеси в бункерах цементосмесительных машин G (в тоннах) для цементирования колонны: G = m × GБ ≥ GСУХ (2.102) где GСУХ - требуемая суммарная масса сухого тампонажного материала, т; GБ - вместимость бункера смесителя, GБ = 20 т. G = 3× 20 = 60 60 > 35, 33, условие G ≥ GСУХ выполняется, Для более качественного перемешивания тампонажного материала по прибытии тампонажной техники на буровую, следует произвести дозатаривание смесителей до полного их объема.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-05; Просмотров: 1432; Нарушение авторского права страницы