Основы расчета колонн заливочных труб

 

Задача: Определить наибольшую глубину спуска трехступенчатой колонны заливочных труб, составленной из НКТ диаметрами 73, 89 и 114 мм, изготовленных из стали марки Е.

Решение: Предельно допустимую длину L, м, трехразмерной колонны НКТ с учетом растяжения от собственного веса определяют по выражению:

 

L = l ₁ + l ₂ + l ₃,

где:     l ₁,   l ₂, l ₃ - длины нижней, средней и верхней секции, м.

 

,

 

где: Q _стр - страгивающая нагрузка на резьбовые соединения труб, кН;

       K  - коэффициент запаса прочности (равен 1, 5);

q ₁, q ₂, q ₃ - вес 1 п.м. труб диаметром 73; 89 и 114 мм, Н.

 

Длина нижней секции (d=73 мм):

;

;

;

 

L = 3002 + 1068 + 618 = 4658 м.

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ УСТАНОВКИ КОНЦА

ЗАЛИВОЧНЫХ ТРУБ ПРИ ЦЕМЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН

ПОД ДАВЛЕНИЕМ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ ФИЛЬТРА

ИЛИ ДЕФЕКТ В КОЛОННЕ

 

 

Задача:  Определить глубину установки конца заливочных труб при цементировании скважин под давлением через отверстия фильтра, расположенные на глубине 1830 – 1841 м, если скважина заполнена буровым раствором плотностью r =1240 кг/м³ (рисунок 4).

Решение: Глубина установки конца заливочных труб определяется по формуле:

,

где:       H₂ – расстояние от устья скважины до верхних отверстий фильтра, м;

l₁=H₁ - H₂ – интервал отверстий фильтра;

     r _ц.р. – плотность цементного раствора, кг/м³;

     r _ж. – плотность жидкости, находящейся в скважине, кг/м³.

 

Н₃= 1830 – 11 (1840/1240) = 1830 – 16 = 1814 м.

Практически: конец заливочных труб устанавливается на 10 – 20 м выше верхних отверстий фильтра или дефекта в колонне.

                                                                                                                          

l2

l1

1830 м

1841м

Н

Н1

Н2

Н3

                                                                                      

 

Рисунок 4 – Схема для определения установки конца заливочных труб

 

Основы расчета цементирования скважин

Под давлением

 

Задача: Произвести расчет цементирования скважины под давлением при следующих исходных данных:

- Н_скв = 2450 м;

- d_э.к. = 168 мм;

- Q_прием = 0, 3 м³/мин.

В скважину спущена колонна заливочных труб диаметром 73х89 мм на глубину Н=2400 м, в т.ч. трубы диаметром 73 мм - на глубину        1600 м; трубы диаметром 89 мм - на глубину 800 м. Средняя температура по стволу скважины t_ср=+10 °С

Решение:

1) t_заб= t_ср + (0, 01¸ 0, 025) × Н = 10 + 0, 025 × 2450 = 71, 3 °С.

2) Допустимое время цементирования:

Т_доп = 0, 75 × Т_затв. = 0, 75 × 105 = 79 мин.

3) Объем колонны заливочных труб:

 

,

где:   d _В1 и d _В2 – соответственно внутренний диаметр НКТ 73 мм и 89 мм, м;

 h ₁ и h ₂  – соответственно длина секции колонны заливочных труб

                  диаметром 73 мм и 89 мм;

     D – коэффициент сжимаемости продавочной жидкости, D = 1, 01 – 1, 10.

 

V = 1, 02 × 0, 785 × (0, 062² × 1600 + 0, 076² × 800) = 8, 6 м³. 

 

Объем заливочных труб можно определить и по номограмме (рисунок 2).

Так, для НКТ диаметром 73 мм и длиной 1600 м, V= 4, 9 м³ и для НКТ диаметром 89 мм, длиной 800 м, V= 3, 7 м³,

 

V_S = 4, 9 + 3, 7 = 8, 6 м³.

 

4) Определим время, необходимое для полного заполнения колонны заливочных труб при работе одним агрегатом ЦА-320М на V скорости при диаметре втулок 115 мм:

.

 

5) Время вымыва излишнего тампонажного раствора при обратной промывке при работе одним агрегатом ЦА-320М на IV скорости:

 

.

6) Время на затворение и продавку тампонажного раствора в пласт:

 

Т=Т_{доп.вр.цем.} – (Т_зап + Т_в +Т_о) = 79 – (9 + 14 + 17) = 49 мин,

 

где:   Т_о – время на подготовительные и заключительные работы при затворении

                    цемента (5 – 10 мин)

 

V _{там.р-ра} = 0, 3 × 49 = 14, 7 м³          (0, 3 – приемистость)

 

Однако раствор, исходя из приемистости, закачивают в несколько приемов.

а) принимает V _{там.р-ра} = 7 м³.

7) Определим плотность тампонажного раствора по формуле:

,

где:           m – жидкостно-цементное соотношение m = 0, 4 – 0, 5

r _ц, r _ж – соответственно плотность тампонажного цемента и жидкости

          затворения

 

.

 

8) Количество сухого цемента, необходимого для приготовления 7 м³ раствора, определяется по формуле:

 

т.

 

9) Количество тампонажного материала, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении:

 

где:       К₁ – коэффициент, учитывающий потери при затворении тампонажного материала (при использовании цементно-смесительных машин К=1, 01, при затворении вручную К=1, 05-1, 15).

                     

G ₁ = 1, 01× 8, 6 = 8, 7 т;                    G ¢ ₁= (1, 05× 8, 6) = 9, 3 т

10) Количество жидкости, необходимой для затворения тампонажного раствора:

,

где:         К₂ – коэффициент, учитывающий потери жидкости при затворении 

                       (К₂=1, 05-1, 10).

 

 м³.

 

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: