РР = g Ч (сЦР – сПР) Ч (hЦР – hСТ);

РР = 9,81 Ч (1820 – 1180) Ч (3000 – 30) = 18,6 МПа;

РГ – тиск, який витрачається на подолання гідравлічних опорів при цементуванні, Па;

РГ = АО1Чh3Чспр+АО2(Н- h3- hст) спр+ВО1(Н-Нпр) стр+ВО2(Н- h3) стр+ ВО3Ч Чh3Ч спр

де: АО – узагальнений коефіцієнт гідравлічних втрат в трубах

л Ч хТ12

АОБК = –––––––––––;

2 Ч dВНС

де: хТ1 – швидкість руху рідини в середині бурильної колони, м/с;

dВНПК2 – dЗ2

хТ1 = хКП3 Ч ––––––––––––––;

dВНС2

0,2212 – 0,1682

хТ1 = 2,36 Ч –––––––––––––– = 2,15 м/с;

0,15022

0,025 Ч 2,152

АО1 = ––––––––––– = 0,38;

2 Ч 0,1502

л Ч хТ22

АО2 = –––––––––––;

2 Ч dВН

ДСР32 – dЗ2

хТ2 = хКПСР Ч ––––––––––;

dВН2

де: ДСР3 – середній зовнішній діаметр кільцевого простору в інтервалі 3000 – 1000м

КV Ч Дд2 Ч (Н – НПР) + dВНПК2 Ч (НПР – hЗ)

ДСР3 = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––;

(Н – h3)

1,15 Ч 0,21592 Ч (3000 – 1950) + 0,2212 Ч (1950 – 1000)

ДСР3 = ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,055 м;

(3000 – 1000)

хКП1 Ч (Н – НПР) + хКП2 Ч (НПР – hЗ)

хКПСР = ––––––––––––––––––––––––––––––;

(Н – hЗ)

0,5 Ч (3000 – 1950) + 1,76 Ч (1950 – 1000)

хКПСР = ––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 2,19 м/с;

(3000 – 1000)

0,05 – 0,1462

хТ2 = 1,09 Ч –––––––––––––– = 2,02 м/с;

0,1272

0,025 Ч 2,022

АО2 = ––––––––––– = 0,4;

2 Ч 0,127

РГ = 0,38Ч1000Ч1180+0,4Ч(3000–1000–30) Ч1180+0,46Ч1820Ч(3000–1950) +

+ 0,72Ч1820Ч(1950–1000)+0,78Ч1000Ч1820 = 4921780 Па = 4,92 МПа;

РК = 18,6 + 4,92 = 23,52 МПа

По тиску на цементувальній головці в кінці цементування вибираємо цементувальний агрегат ЦА – 320М.

3. Встановлення режиму роботи цементувальних агрегатів

Характеристика агрегату ЦА – 320М представлена в таблиці 2.17.

Таблиця 2.17 – Подача і тиск, що розвиває цементувальний агрегат

Тип агрегату | Швидкість | Діаметр втулок 125 мм

Подача, л/с | Тиск, МПа

ЦА – 320М | І

ІІ

ІІІ

ІV | 2,3

4,3

8,1

14,5 | 24

19

10

6

Визначаємо значення швидкості при якій буде здійснюватись закачка цементного розчину. Порівнюємо РГ із тисками, що розвиває цементувальний агрегат. Якщо РГ < РIV, то весь об’єм розчину закачуємо на ІV швидкості.

Рисунок 2.23 – Розрахункова схема

4. Продавка цементного розчину

а) визначення констант цементування

Висота стовпа тампонажного розчину в момент співпадання його рівнів в колоні і у кільцевому просторі

VЦР

hО = ––––––––––––––;

FОСР + FКПСР

FКП1 Ч(Н – Нпр) + FКП2 Ч(Нпр – h3) + FКП3h3

FКПСР = ––––––––––––––––––––––––––––––;

Н

0,0253Ч(3000 – 1950) + 0,0216Ч(1950 – 1000) + 0,0162Ч1000

FКПСР = –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,021 м2;

1500

63,61

hО = –––––––––––––– = 1805,2 м;

0,0144 + 0,021

?О = Н – hО;

?О = 3000 – 1796,8 = 41203,2 м.

а – коефіцієнт, який показує на скільки метрів понижується рівень в колоні при підвищенні тиску на цементувальній головці на 1 МПа.

hО – hСТ

а = –––––––––;

РР

1796,8 – 30

а = –––––––––– = 94,99 м / МПа;

18,6

б) визначимо висоти стовпів протискувальної рідини, які будуть закачуватись на різних швидкостях

hIVПР = ?О + а Ч (РIV – РГ);

hIVПР = 1203,2 + 94,99 Ч (6 – 4,92) = 1305,8 м

Переходимо на третю швидкість

hІІІПР = а Ч (РІІІ – РIV) = 94,99 Ч (10 – 6) = 379,96 м

Переходимо на другу швидкість

hІІПР = а Ч (РК – РІІІ) = 94,99 Ч (19 – 10) = 854,91 м

Переходимо на першу швидкість

hІПР = а Ч (РК – РІІ) = 94,99 Ч (21,49 – 19) = 429,35 м

Робимо перевірку висот стовпів протискувальної рідини по їх сумі

1305,8 + 379,96 + 854,91 + 429,35 = 3000 – 30

Умова виконується.

в) визначимо об’єми протискувальної рідини, які закачуються агрегатами на кожній швидкості

Vni = hni •F0cр•КСТ

V IVn = 1305,8 • 0,0144 • 1,05 = 19,7 м3

V IIIn = 379,96 • 0,0144 •1,05 = 5,7 м3

V IIn = 854,91 • 0,0144 • 1,05 = 12,9 м3

V In = 329,35 • 0,0144 • 1,05 = 6,5 м3

Перевіряємо об’єм:

УVПР = 19,7 + 5,7 + 12,9 + 6,5 = 44,8м3

5. Визначимо загальний час закачки розчинів при роботі одного агрегату

ТЦ = ТIV + ТІІІ + ТІІ + ТІ+ ТП;

де: ТIV, ТІІІ, ТІІ , ТІ – час роботи агрегату на відповідній швидкості, хв.;

ТП – час на промивання ліній, закачування останньої порції протискувальної рідини на найнижчій швидкості і таке інше, ТП = 10 – 15 хв.;

VIVЦР + VIVПР

ТIV = –––––––––––––;

60 Ч QIVЦА

де: QIVЦА – продуктивність агрегату на відповідній швидкості, м3/с.

63,61 + 19,7

ТIV = –––––––––––––––– = 95,76 хв.;

60 Ч 14,5 Ч 10-3

VІІІПР 5,7

ТІІІ = ––––––––––––– =–––––––––––––––– = 11,73 хв.;

60 Ч QІІІЦА 60 Ч 8,1 Ч 10-3

VІІПР 12,9

ТІІ = –––––––––– = ––––––––––––– = 40 хв.;

60 Ч QІІЦА 60 Ч 4,3 Ч 10-3

VІПР 6,5

ТІ = –––––––––– = ––––––––––––– = 47,1 хв.;

60 Ч QІЦА 60 Ч 2,3 Ч 10-3

ТЦ = 96,76 + 11,73 + 40 + 47,1 + 15 = 219,59 хв.

6. Визначимо необхідну кількість цементувальних агрегатів

а) за часом схоплення тампонажного розчину

ТЦ

n1 = –––––––––– + 1;

0,75 Ч ТСХ

де: ТСХ – час початку схоплення тампонажного розчину, ТСХ = 90 хв.

219,59

n1 = –––––––––– + 1 = 4,25;

0,75 Ч 90

Приймаємо n1 = 5.

б) для забезпечення необхідної швидкості підйому тампонажного розчину в кільцевому просторі

FКПСР Ч хКПСР

n2 = ––––––––––––– + 1;

QЦАMAX

де: хКПСР – середня швидкість