книги из ГПНТБ / Шацов Н.И. Разобщение пластов в нефтяных и газовых скважинах (конструкции, крепление и цементирование скважин)

II. Потребное количество глинистого раствора (или другой жидкости) для. продавки

1. Определяем количество глинистого раствора для продавки цементного раствора в затрубное пространство

=1,03 — 1,05.

2.Определяем суммарное объемное количество жидкости, закачиваемой в скважину,

При закачивании цементного раствора в скважину, заполнен­ ную глинистым раствором, происходит потеря напора в насосе на преодоление гидравлических сопротивлений.

В гидравлике эти потери учитываются формулой Дарси—Вей-

трубопровода L, диаметра d и квадрата скорости w2.

В условиях цементирования скважин трудно учесть по этой формуле гидравлические потери, так как цементные растворы не подчиняются законам гидравлики для истинно вязких жидкостей. Существует ряд эмпирических формул. Обычно пользуются фор­ мулами Шищенко—Бакланова.

При скорости восходящего потока цементного раствора в за­

где Н — глубина скважины в м.

На практике на основании экспериментальных данных уточ­ няют эти формулы.

В начале цементирования для продавки глинистого раствора цементным необходимо, чтобы насос развивал напор

Рн > Рп

где Рн — напор, развиваемый насосом; РГ — потери напора на гидравлические сопротивления.

213

В зависимости от Рг и характеристики насоса цементировоч­ ного агрегата начинают закачивать цементный раствор со II или III скорости и затем постепенно переходят на более высокие ско­ рости: со II на III и с III на IV (рис. 79).

Для облегчения расчета принимаем гидравлические потери Одинаковыми в течение всего процесса цементирования.

А. Расчет дополнительного давления при включении различных скоростей це­ ментировочного агрегата для преодоле-

Рис. 79. График давлений при закачке и продавке цементного раствора.

у — закачка цементного раствора; 2 — продавца глинистым раствором.

удельных весов, оно берется со знаком минус, когда столб цемент­ ного раствора находится внутри колонны обсадных труб, и со знаком плюс, когда столб цементного раствора находится в за­ трубном пространстве.

Требуется определить для каждой скорости Рр и представить это давление в виде столба жидкости, что даст возможность найти

214

границы переключения цементировочного агрегата с одной ско­ рости на другую.

215

Рис. 80. Положение столбов цементного и глинистого растворов в обсадной колонне и затрубном пространстве при закачке

ипродавке цементного раствора.

3.Расчет для III скорости:

216

б) определяем время для прокачки EIV

<ХШ-29>

где qIV — производительность насоса агрегата на IV скорости

вл)сек.

5.Общее время, затраченное на закачку цементного раствора

IV. Расчет потребного времени на продавку цементного рас­ твора глинистым (или другой продавочной жидкостью)

Если цементный раствор закачивают в скважину, начиная с I скорости, то продавку цементного раствора начинают с IV ско­ рости, так как в первый период наличие столба цементного рас­ твора в колонне обсадных труб создает дополнительное давление, помогающее продавке цементного раствора в затрубное про­ странство. Продавку обычно ведут глинистым раствором удель­ ного веса ys, более тяжелого по сравнению с уг. Иногда прода­ вливают и водой. Расчет продавки цементного раствора проводим по всем скоростям, начиная с IV и кончая I. В редких случаях можно закончить цементирование на II скорости.

Определяем удельный вес продавочного раствора уг при до­ пустимом минимальном удельном весе промывочного раствора уг,. учитывая максимальное давление Pi, развиваемое в конце цемен­ тирования (рис. 80, ж):

РГ + 00 (Я — Ях) ух + 0,1 Ях у =Pi + 0,1 у2(Я — /г4) + 0,1 у hlr

откуда

ном пространстве;

217

до которого можно работать на IV скорости агрегата.

"б) Определив h3, находим объем глинистого раствора и про­ должительность его закачки:

Основное алгебраическое уравнение, составленное для IV ско­ рости, сохраняется для III и II скоростей, но с соответствующими

218

5. Определяем время, затраченное на продавку цементного раствора глинистым в затрубное пространство

где Т — время, заданное на процесс цементирования.

В заключение расчетов по одноступенчатому цементированию следует отметить, что при наличии в стволе скважин утяжелен­ ных глинистых растворов процесс цементирования отличается от обычных условий, так как максимальное давление бывает в на­ чале закачивания цементного раствора, а к концу продавки оно снижается.

§ 2. Определение объема каверн в стволе скважины по кавернограмме

Расчет объема скважины при помощи кавернограммы путем суммирования объемов отдельных участков скважины с разным, но постоянным диаметром, является трудоемкой операцией, особенно для разрезов с частым чередованием пород различной твердости.

219

В подобных случаях может быть использована предлагаемая А. П. Анпилоговым методика подсчета объема каверн по кавернограмме при помощи планиметра [8].

Допуская симметрию каверн по отношению к оси скважины, можно записать следующее уравнение в цилиндрических коорди­

ный угол; г — радиус скважины.

Так как аналитически зависимость г = f (h) определить нельзя, то точно решить уравнение (ХШ. 49) невозможно. Основным затруднением при расчете объема каверн по кавернограммам является то, что среднее квадратичное значение диаметра скважин

и при использовании среднего арифметического значения диа­ метра можно установить следующее выражение для искомого объема:

V — объем каверн в м3.

Ввиду ряда допущений при выводе формулы (ХШ. 51) следует особо остановиться на точности определения объема по этой фор­ муле. Очевидно, погрешность в основном определяется неравен­ ством квадрата среднего арифметического значения диаметра среднему значению квадратов диаметров

Разница в общем случае может иметь любое значение. Она будет тем больше, чем сильнее изрезанность кавернограммы и

220

чем больше разница между минимальным и максимальным диа­

по-видимому, изменяется в небольших пределах. Так, например, при изменении диаметра скважин в среднем от 0,3 до 0,5 м на месторождениях Западной Туркмении эта разница на значитель­ ных интервалах глубин невелика. Для этих месторождений путем сопоставления результатов определения объема каверн по фор­

Без предварительного определения поправочного коэффи­ циента для данного района пользоваться формулой (XIII. 51) сле­ дует с осторожностью.

При наличии в стволе каверн, резко выделяющихся на кавернограмме и размер которых превышает номинальный диаметр скважины более чем в 2 раза, объем скважины следует определять в интервале таких пластов отдельно.

Формула (XIII. 51) легко номографируется, причем удобной для пользования является номограмма с семейством наклонных прямых S/Н в координатной билогарифмической системе S и V.

вые 7ГС и ПС, кавернограмма и термограмма) по одной из сква­ жин, в которой цементный раствор за колонной поднялся на 629 м от забоя при расчетном подъеме 475 м.

221

222