2.22.4 Подготовка бурового оборудования

При спуске колонны, как правило, нагрузка на буровое оборудование возрастает. Поэтому перед спуском обсадных колонн необходимо тщательно проверить исправность всего бурового оборудования, надёжность его крепления. Проверить соосность вышки и ствола ротора. Проверяют исправность буровой лебёдки и её тормозной системы, надёжность крепления буровой лебёдки, а также состояние её электрической и пневматической систем, состояние талевой системы и надёжность противозатаскивателя талевого блока под кронблок, надёжность машинных ключей, а также ключей АКБ-3М2, ПКР-Ш8 и их пневматических систем.

На рабочем месте размещают заранее подготовленные петли, канаты, необходимый ручной инструмент и резьбовую смазку, устанавливают прожекторы или дополнительные переносные взрывобезопасные лампы для улучшения освещения приёмных мостков.

На буровой необходимо также иметь переводник для присоединения ведущей трубы к обсадной колонне для промежуточных промывок скважины или специальную промывочную головку.

Превентора и остальное противовыбросовое оборудование должно быть исправлено и работоспособно.

2.23 Обоснование способа цементирования

Исходя из геологических условий разбуриваемой площади, высоты подъема тампонажного раствора и опасности нефтепроявления (подраздел 2.18) принимаем одноступенчатый способ цементирования.

Целью расчета процесса цементирования является определение потребного количества тампонажного материала, жидкости за творения, продавочной и буферной жидкости, числа цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин, технологических параметров процесса цементирования (объем и производительность цементировочных агрегатов при продавке). Зная эти данные, определяем планируемое время цементирования обсадной колонны, так же при необходимости подбираем реагенты и их количество.

Расчет технологических параметров процесса цементирования производят в четыре этапа:

• определяют потребное количество материалов для приготовления тампонажного раствора и осуществления процесса цементирования;

• обосновывают технологические параметры процесса закачивания тампонажного раствора;

• обосновывают технологические параметры процесса закачивания продавочной жидкости;

- определяют планируемое время цементирования.

Объем тампонажного раствора определяется объемом кольцевого пространства в интервале цементирования.

Объем "бездобавочного" тампонажного раствора определяется по формуле:

, (83)

где К – коэффициент кавернозности в интервале цементирования;

D_Д – диаметр долота, м;

_Б – высота подъема "бездобавочного" тампонажного раствора, м;

расстояние от башмака обсадной колонны до кольца "стоп", м.

Объем "облегченного" тампонажного раствора определяется по формуле:

_{о д} ² _{н б} (84)

где - общая высота подъема тампонажного раствора в кольцевом пространстве, м.

Расчет объемов цементного раствора для направления, кондуктора и эксплуатационной колонны по формулам (83 - 84):

м³,

м³,

м³,

м³.

Определения потребного количества тампонажного материала для приготовления единицы объема бездобавочного тампонажного раствора производится по формуле:

g_{в б} , (85)

где _б – плотность "бездобавочного" тампонажного раствора, кг/м³;

– водотвердое отношение данного цемента.

Потребное количество материала для приготовления единицы объема облегченного тампонажного раствора (g₀) определяем из решения системы уравнений:

g _{0 0} , (86)

g_{0 i} , (87)

где ₀ – плотность "облегченного" тампонажного раствора, кг/м³;

, (88)

где К_T - коэффициент, учитывающий потери цемента при транспортировке и затворении.

Масса компонентов тампонажной смеси находится по формуле:

Mа_i=a_i·Mi_тм , (89)

Количество жидкости за творения для приготовления тампонажных растворов определяется по формуле:

, (90)

где K_в - коэффициент, учитывающий потери воды при затворении.

_{Qбтмнап} ,

_{Qбтмкон} ,

_{Qбтмэкспл} ,

_{Qобтмэкспл} ,

_жбнап кг,

_жбкон кг,

_жб кг,

_жо кг.

Необходимый объем продавочной жидкости определяется по формуле:

_{пр.ж в с м} (91)

где – коэффициент сжимаемости продав очной жидкости, принимаем равным

_м – объем трубопроводов, связывающих цементировочные агрегаты с цементировочной головкой, принимаем равным _м ³.

м³,

м³,

м³.

Необходимый объем буферной жидкости, требуемый для разделения бурового и тампонажного растворов, когда используется нижняя разделительная пробка, определяется в соответствии с [50] для кондуктора - 3 м³, для направления - 8 м³, эксплуатационной колонны - 10 м³. В качестве буферной жидкости используется вода.

Таблица 47 – Исходные данные к расчету процесса цементирования обсадной колонны

Наименование колонн (секций)	Диаметр колонн, мм	Глубина спуска, м	Интервал подъема цемента (по вертикали), м		Тампонажный материал
			от (низ)	до (верх)
1	2	3	4	5	6
Направление Кондуктор Эксплуатационная	324 245 146	60 705 2650	0 0 0	60 705 2650	Портландцемент ПЦТ-I-50 Портландцемент ПЦТ-I-100 Портландцемент ПЦТ-I-100 Портландцемент ПЦТ III-об4-100

Продолжение таблицы 47

Плотность тампонажного раствора, кг/м3	Диамерт долота / внутренний диаметр колонны, мм	Коэффи- циент каверноз- ности	Водо- тверлое отношение, В/Т	Количество сухого цемента для приготовления 1м3 раствора, т
7	8	9	10	11
1830 1830 1830 1420	393,7/300 295,3/221 215,9/126 215,9/126	1,5 1,5 1,3 1,3	0,5 0,5 0,5 1,1	1,22 1,22 1,22 0,68

Окончание таблицы 45

Содержание химических реагентов в жидкости затворения, %				Объем буферной жидкости, м3	Плотность буферной жидкости, кг/м3
CaCl2	Сульфоцел	Пластификатор С-3	Сульфонол НП –3А
1	13	14		15	16
4 4 - -	- - 0,25 -	- - 0,15 -	- - 0,075 -	3 8 10	1000 1000 1000

Таблица 46 – Потребное количество материала для цементирования обсадных колонн

Название или шифр материала	ГОСТ, ОСТ, ТУ на изготовление	Единица измерения
2	3	4
Тампонажный портландцемент без добавок для низких и нормальных температур ПЦТ-I-50 Тампонажный портландцемент без добавок для умеренных температур ПЦТ-I-100 Тампонажный портландцемент облегченный со специальными добавками для умеренных температур ПЦТ III-об4-100 Материалы, жидкости и химреагенты для затворения цементов и обработки тампонажных растворов: - техническая вода для затворения хлористый кальций сульфоцел суперпластификатор С-3 сульфонол НП – 3А Химические реагенты для буферной жидкости: триполифосфатнатрия Продавочные жидкости: глинистый раствор	ГОСТ 1581-96 ГОСТ 1581-91 ГОСТ 1581-91 ГОСТ 450-77 ГОСТ 13493-86	т т т м3 т т т т т м3

Окончание таблицы 46

Потребное количество
yазвание колонны			cуммарное на колонну
yаправление	rондуктор	'ксплуатационная
5	6	7	8
8,190 4,095 0,328 4,90	50,14 25,07 0,400 28,60	- 31,618 38,780 58,47 0,079 0,047 0,200 37,50	58,33 31,618 38,780 87,635 0,728 0,079 0,047 0,200 70,32

2.24 Обоснование технологических параметров процесса цементирования обсадных колонн

Для приготовления тампонажных растворов используются смесительные машины типа 2СМН-20.

Число смесительных машин n_см принимается с учетом рассчитанного объема тампонажного материала, при условии, что в каждую машину можно загрузить не более 16000 кг материала.

n_{см бтм} (92)

Процесс закачивания тампонажного раствора должен осуществляться с максимальной производительностью цементировочных агрегатов должна примерно соответствовать производительности смесительных машин.

_{ца см см}, (93)

где _ца – суммарная производительность цементировочных агрегатов,м³/с;

_см – производительность одной смесительной машины, м³/с.

Число цементировочных агрегатов в этом случае определяется соотношением:

_{ца ца ца}, (94)

где _ца – максимальная производительность цементировочного агрегата, м³/с.

Рассчитаем число смесительных машин и цементировочных агрегатов для цементирования эксплуатационной колонны по формулам (1-3):

_см.^бц , принимаем _см^бц =2,

_см^обл , принимаем _см^обл =3.

Суммарная расчетная потребность в _см составит 5 штуки.

Цементировочный агрегат выбираем типа ЦА-320М с диаметром втулок 115 мм.

_ца ³ ,

_ца , принимаем _ца = 6 шт.

При закачивании продавочной жидкости число цементировочных агрегатов увеличивается на один, что связано с необходимостью "стравливания" разделительной пробки.

Расчет числа цементировочных агрегатов и смесительных машин для кондуктора производим аналогично формулам (1-3).

Результаты гидравлического расчета продавки цементного раствора за эксплуатационную колонну в таблице 47

Режим работы цементировочных агрегатов при цементировании кондуктора смотреть таблицу 48, эксплуатационной колонны таблица 49.

Схема обвязки тампонажной техники при цементировании показана на рисунке 14

Таблица 47 - Гидравлический расчет режимов продавки цементного раствора за эксплуатационную колонну

Этап продавки	Режим работы агрегатов			Объем продавки		Давление, МПа		Коэф-фициент безопа-сности
	коли-чество	передача	подача, л/с	на этапе	всего	на устье	у башмака
1 2 3 4	1 3 3 2	III IV III II	8 32 21 8	6 23,5 6 2	6 29,5 35,5 37,5	- 9,5 11,4 13,0	- 41,8 40,3 43,2	- 0,95 0,94 0,97

мин,

мин,

мин,

мин.

Тогда общее время продавки составит:

,

мин.

Таблица 50 - Давления _цг и _кn3 для объемов прокачиваемых жидкостей V

Вклю-ченная передача цемен-тировоч-ного агрегата	Произво-дитель-ность цементи-ровочно-го агрегата, м3/c	Дав-ле- ния, МПА	Объемы производимых жидкостей i ,м3
			1 0	2 6	3 30,62	4 86,59	5 110,09	6 116,09	7 118,09
2	8·10-3	Pцг	0	0,33	-3,81	-9,29	2,89	7,63	13,21
		Pкпз	30,62	30,62	30,62	35,27	40,90	40,08	43,25
3	24·10-3	Pцг	0	1,76	-2,88	-8,95	3,54	11,37	13,98
		Pкnз	31,18	31,18	31,18	35,55	40,61	40,56	43,68
4	32·10-3	Pцг	0	2,97	-2,10	-8,71	4,05	11,95	14,59
		Pкnз	31,65	31,65	31,65	35,77	41,68	42,59	44,23

Рисунок 10 - График зависимости давлений в кольцевом пространстве на цементировочной головке от производительности цементировочных агрегатов и объемов закачиваемых жидкостей в период продавки цементного раствора за эксплуатационную колонну

Рисунок 11 - График зависимости давлений в кольцевом пространстве на забое скважины от производительности цементировочных агрегатов и объема закачиваемых жидкостей в период продавки цементного раствора за эксплуатационную колонну