Обоснование параметров процесса цементирования

Способ цементирования зависит от геологических условий разбуриваемой площади, высоты подъема тампонажного раствора, опасности возникновения газопроявлений, наличия необходимого количества цементировочной техники, технологической оснастки и т.д. Можно выбрать прямой (одноступенчатый, многоступенчатый, с разрывом во времени, без разрыва во времени), обратный, метод встречных заливок и др.

Расчет процесса цементирования делится на следующие этапы:

- обоснование необходимой плотности тампонажного раствора;

- определение вида и потребного количества материалов (цемента, модифицирующих добавок, реагентов, воды для приготовления тампонажных растворов);

- обоснование вида и определение объемов продавочной и буферной жидкостей;

- расчет необходимого количества цементировочной техники по видам;

- обоснование схемы расстановки цементировочной техники;

- определение режимов работы цементировочной техники (расчет процесса закачивания и продавливания тампонажного раствора);

- определение планируемого времени цементирования, корректировка рецептуры тампонажного раствора.

Плотность тампонажного раствора определяется из условий недопущения гидроразрыва наиболее «слабого» пласта в процессе цементирования Ркп £ Р_гр, с учетом того, что интервал продуктивного горизонта должен быть зацементирован тампонажным материалом без облегчающих добавок.

При этом: Р_гр – давление гидроразрыва наиболее слабого пласта (определяется по графику совмещенных индексов давлений);

Р_кп – ожидаемое давление в кольцевом пространстве против «слабого» пласта на момент окончания цементирования.

 

Р_кп = Рс_кп + D Р_пгд + Ру_кп,                      (1)

 

где Р_гст–гидростатическое давление составного столба жидкостей в коль-

цевом пространстве против «слабого» пластана момент оконча-

ния цементирования;

Р_гд– гидродинамическое давление в кольцевом пространстве против

«слабого» пласта;

Ру_кп- противодавление на устье скважины в кольцевом пространстве

(задается в зависимости от принятой технологии цементирования

для исключения разрыва сплошности потока цементного раствора

в процессе его закачки при цементировании).

Поскольку гидродинамическое давление зависит от плотности тампонажного раствора и его реологических характеристик, а последний в свою очередь определяется плотностью, то решение данной задачи целесообразно производить методом последовательных приближений. Для этого задается верхняя и нижняя границы возможных вариаций плотности тампонажного раствора.

 

 ,                  (2)

 

где  - плотность промывочной жидкости, применяемой при вскрытии

 продуктивного горизонта, кг/м³;

- глубина залегания подошвы наиболее «слабого» пласта, м;

 - уровень тампонажного раствора от устья, м.

Плотность тампонажного раствора выбирается в пределах установленных границ  и проверяется на момент окончания цементирования условие Р_кп £ Р_гр. При этом следует учитывать, что чем меньше плотность тампонажного раствора, тем, как правило, хуже качество образующегося цементного камня (ниже прочность и коррозионная стойкость, выше проницаемость и т.д.) В случае отсутствия достаточно больших каверн (Dc£ 1,15_*Dд) и концентричном расположении труб в скважине процесс продавливания рекомендуется осуществлять при пробковом режиме движения жидкостей в кольцевом пространстве, а при значительной кавернозности (Dc> 1,15_*Dд) – при турбулентном. Пробковый режим  движения жидкостей обеспечивается при скорости потока , а турбулентный при . При невыполнении условия Р_кп £ Р_гр расчетную плотность тампонажного раствора понижают на 100 кг/м³ и вычисления повторяют.

Следует учитывать, что если не оговорены специальные условия, интервал продуктивного пласта и зона не менее чем на 300 – 500м выше должна цементироваться цементом раствором нормальной плотности (1800-1900 кг/м³).