8. Методика расчета операций по установке цементных мостов
Высота моста и способ установки должны учитывать условия скважины и обеспечивать создание герметичной перемычки с достаточной несущей способностью, в интервал установки моста должен доставляться исходный тампонажный раствор, а не его смесь с контактирующими жидкостями.
Требуемую минимальную высоту моста следует определять по формуле:
Hmin = Δp/grad p, (8.1)
где Δp – максимальный перепад давления, действующий на мост, Па; grad p – допустимый градиент давления (таблица 8.1), Па/м.
Для обеспечения требуемого сопротивления сдвигу моста, не имеющего опоры, должно удовлетворяться условие:
Нм = Qм / π Dc τ ≥ Hmin , (8.2)
где Qм – осевая нагрузка на мост массы труб или перепада давления, Н; Dc – диаметр скважины, м; τ – касательные напряжения при сдвиге моста (таблица 8.1), Па.
Расчет операций по установке моста производится в последовательности:
Определяется требуемый объём цементного раствора:
Vц = HSc + VТ (C0+C1+C2+C3). (8.3)
Вычисляется объём продавочной жидкости:
Vп
= СVТ
(1 – 
С1
–
С3). (8.4)
Подсчитывается объём первой и второй порций буферной жидкости:
Vσ1 = C4 VТ + C5 HSc; (8.5)
Vσ2 = C4 Vn.. (8.6)
В приведенных формулах: Н – проектная высота моста; Sc и SТ – соответственно площади сечения скважины и труб в интервале установки моста. Значения коэффициентов приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.1 – Значения градиентов давления и касательных напряжений при сдвиге моста при различных условиях и способах его установки
Условия и способ установки моста |
grad p, МПа/м |
τ , МПа |
В обсаженной скважине: - с применением скребков и буферных жидкостей - с применением буферных жидкостей - без скребков и буферных жидкостей |
5,0 2,0 1,0 |
1,00 0,50 0,05 |
В необсаженной скважине: - с применением скребков и буферных жидкостей - с применением буферных жидкостей - без скребков и буферных жидкостей |
2,0 1,0 0,5 |
0,50 0,05 0,01 |
Таблица 8.2 – Значения коэффициентов, учитывающих интенсивность смещения жидкостей при установке цементных мостов
Показатель |
Обозначение |
Коэффициент |
|||
Для бурильных труб |
Для насосно-компрессорных труб |
||||
Тип буферной жидкости Потери цементного раствора: - на стенках труб - при смешении на 1 границе - при смешении на 2 границе Потери буферной жидкости при движении: - по заливочной колонне - по кольцевому пространству |
–
С1 С2 С3
С4 С5 |
Вода
0,10 0,02 0,02
0,02 0,40 |
Нет
0,03 0,04 0,03
– – |
Вода
– 0,01 0,01
0,02 0,40 |
Нет
0,01 0,02 –
– – |
Задача
Рассчитать цементный мост, перепад давления между пластами (аномальное давление ниже установки моста на 10% выше верхнего пласта), объемы тампонажного раствора и продавочной жидкости, назначить тип и состав цемента. Бурильную колонну для установки моста назначить самостоятельно без расчета. Исходные данные для решения задачи представлены в таблице 8.3.
Таблица 8.3 – Исходные данные для решения задачи
Вариант |
Глубина скважины, м |
Максималь-ная механическая нагрузка на мост, кН |
Диаметр скважины, м |
Коэффи-циент уширения |
Коэффициент аномальности пластового давления |
Интервал установки моста, м |
Наличие буферной жидкости |
Температурный градиент, оС/100м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
3000 |
100 |
0,2159 |
1,1 |
1,10 |
2500-2540 |
да |
0,03 |
2 |
3200 |
120 |
0,2159 |
1,1 |
1,10 |
3200-5100 |
нет |
0,03 |
Окончание таблицы 8.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
3 |
3500 |
100 |
0,2159 |
1,2 |
1,20 |
2000-2100 |
да |
0,03 |
4 |
4000 |
140 |
0,2159 |
1,2 |
1,10 |
3800-4000 |
нет |
0,03 |
5 |
4300 |
100 |
0,2159 |
1,1 |
1,20 |
3500-3550 |
да |
0,03 |
6 |
4500 |
130 |
0,2159 |
1,2 |
1,10 |
4500-4460 |
нет |
0,03 |
7 |
5000 |
– |
0,2159 |
1,1 |
1,20 |
4900-4950 |
нет |
0,03 |
8 |
5200 |
100 |
0,2159 |
1,1 |
1,20 |
5100-5150 |
да |
0,03 |
9 |
5500 |
– |
0,2159 |
1,2 |
1,00 |
5500-5460 |
да |
0,03 |
10 |
3000 |
100 |
0,2159 |
1,1 |
1,00 |
3000-2950 |
да |
0,03 |
11 |
3300 |
– |
0,2159 |
1,2 |
1,05 |
3300-3250 |
нет |
0,03 |
12 |
3800 |
100 |
0,2159 |
1,1 |
1,05 |
3750-3700 |
нет |
0,03 |
13 |
4000 |
130 |
0,2159 |
1,1 |
1,10 |
3050-3000 |
да |
0,03 |
14 |
4200 |
130 |
0,2159 |
1,2 |
1,05 |
4000-3950 |
да |
0,03 |
15 |
4400 |
130 |
0,2159 |
1,2 |
1,05 |
4400-4300 |
да |
0,03 |