Максимальные значения реологических параметров наиболее широко применяемых цементных растворов

 

Шифр (обозначение) цемента	ПЦХ	ПЦГ	ШПЦС-120	ШПЦС-200	УШЦ1-120	УШЦ1-200	УЦГ-2	ОЦГ
СДБ	–	0,1 – 0,5 %	0,1 – 0,5 %	0,3 - 0,5 %	0,1 – 0,5 %	0,1 – 0,5 %	0,1 – 0,5 %	0,3 – 0,8 %
	–	0,024 – 1,81	0,046 – 2,19	0,042 – 1,20	0,04 – 3,22	0,016 – 1,31	0,067 – 0,82 0,0,	0,028 – 5,87
КМЦ	0,5 – 2,0 %^*	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %
	0,186– 55,2^**	0,15 – 59,4	0,094 – 55,2	0,11 – 52,1	0,025 – 62,7	0,19 – 38,6
Гипан	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %	–	–	–	0,5 – 2,0 %
	0,049 – 6,37	0,023 – 3,01	0,031 – 4,18	0,024 – 1,57	–	–	–
ВКК	–	0,3 – 0,5 %	0,4 – 1,5 %	0,4 – 1,5 %	0,4 – 1,5 %	0,4 – 1,5 %	0,4 – 1,0	0,4 – 1,5 %
(СВК)	–	0,02 – 0,77	0,046 – 4,18	0,052 – 6,85	0,025 – 3,30	0,035 – 5,01
ПВС-ТР	0,2 – 0,6 %	0,5 – 2,0 %	–	–	–	–	0,5 – 2,0 %	0,5 – 2,0 %
	0,093 – 27,5	0,041 –	–	–	–	–	0,32– 20,2 %
	1 – 3 %	2,73	–	–	–	–	–	–
	0,045 – 2,42	–	–	–	–	–	–	–
	1 – 3 %	–	–	–	–	–	–	–
	0,03 – 2,11 %	–	–	–	–	–	–	–
	1 – 3 %	–	–	–	–	–	–	–
	0,08 – 6,68	–	–	–	–	–	–	–
Без добавок	–	–	–	–	–	–	–	–
	0,097 – 7,04	0,26 – 2,94	0,048 – 2,08	0,077– 10,45	0,02 – 1,96	0,086 – 5,68	0,223– 11,17	0,029 – 5,78
Водоцементное отношение В/Ц	0,50	0,50	0,43	0,40	0,35	0,35	0,32	0,95

^*Массовая доля (%) дана в пересчете от массы сухого цемента.

^** Первое число – структураная вязкость, Па×с, второе – динамическое напряжение сдвига, Па.

при Re £ 2300 – режим течения ламинарный;

при Re > 2300 – режим течения турбулентный.

 

(5.6)

 

(5.7)

 

3. Рассчитывают коэффициенты гидравлических сопротивлений в трубах и затрубном пространстве:

при структурном режиме

 

(5.8)

 

при турбулентном режиме

 

(5.9)

 

4. Определяют давление на преодоление гидравлических сопротивлений:

 

(5.10)

 

(5.11)

 

РАСЧЕТ ТАМПОНИРОВАНИЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

ЧЕРЕЗ НКТ, УСТАНОВЛЕННЫЕ НАД ЗОНОЙ ВВОДА

ТАМПОНИРУЮЩЕЙ СМЕСИ ЗА КОЛОННУ,

В НЕЗАПОЛНЯЮЩЕЙСЯ СКВАЖИНЕ

Расчет проводится для скважин, в которых динамический уровень жидкости при заполнении до устья не поднимается.

В процессе закачки и продавки в НКТ в зависимости от условий призабойной зоны часть цементного раствора поглощается пластом, а часть поднимается в затрубное пространство скважины.

Для упрощения расчетов принимается, что момент насыщения пласта совпадает с поглощением всего цементного раствора. Тогда закачиваемая после раствора продавочная жидкость в количестве Vт, равном внутреннему объему НКТ, расходуется на наполнение скважины, т.е. объем колонны от статического уровня до устья V_к.у. уменьшается на объем, равный V_т.

Для заполнения колонны потребуется закачать в затрубное пространство дополнительное расчетное количество бурового раствора V_з.р. = V_к.у. - V_т.

На заполнение колонны укажет появление циркуляции жидкости через НКТ.

Если фактически прокачанное количество жидкости V_з.ф. оказалось меньше расчетного (V_з.ф. < V_з.р.), то это будет свидетельствовать о том, что в скважине остался цементный раствор.

При этом количество раствора, находящегося в кольцевом пространстве и внутри НКТ, можно ориентировочно оценить по избыточному давлению на монометре, контролирующем затрубное пространство.

 

Расчеты при установке разделительных

Цементных мостов по методике б.ВНИИКРнефти

1. Высота цементного моста должна удовлетворять условию:

 

 

где Q₂ – осевая нагрузка на мост от массы труб или перепада давления; t_с - касательные напряжения при сдвиге моста (табл. 5.6.);

Н_min - требуемая минимальная высота моста.

 

Таблица 5.6

 

Количественные показатели качества мостов в зависимости от

Технологических мероприятий

 

Условия и способ установки моста	grad р, МПа/м	tс, МПа
В обсаженной скважине:
с применением скребков к буферных жидкостей	5,0	1,00
с применением буферных жидкостей	2,0	0,50
без скребков и буферных жидкостей	1,0	0,05
В необсаженной скважине:
с применением скребков и буферных жидкостей	2,0	0,50
с применением буферных жидкостей	1,0	0,05
без скребков и буферных жидкостей	0,5	0,01

 

2. Объем цементного раствора рассчитывается по формуле:

 

где F - площадь сечения скважины;

V_т - объем НКТ или бурильных труб;

С₀ - коэффициент, учитывающий случайные ошибки при продавливании тампонирующей смеси в скважину: если средства контроля за движением жидкостей не используются, то С₀ = 0,02 + 0,03, если используются, то С₀ = 0; С₁, С₂, С₃ — коэффициенты (табл. 5.7).

 

Таблица 5.7.

 

Расчетные коэффициенты

Наименование коэффициента	Обозначение	Значения для бурильных труб с высаженными внутрь концами	Значения для насосно-компрессорных труб
тип буферной жидкости
вода	нет	вода	нет
Потери цементного раствора на стенках труб	С1	0,01	0,03	—	0,01
Потери цементного раствора в результате смещения с соседней жидкостью на I границе	С2	0,02	0,04	0,01	0,02
То же на II границе	С3	0,02	0,03	0,01	0,02
Потери буферной жидкости при движении по заливочной колонне	С4	0,02	—	0,02	—
То же при движении по кольцевому пространству	С5	0,40	—	0,40	—

Объем продавочной жидкости:

 

 

где f – площадь сечения труб.

3. Объемы буферной жидкости, закачиваемой перед цементным раствором (V_s1) и после него (V_s2), равны:

 

 

где С₄, С₅ - коэффициенты (см. табл. 5.7).

Если установить цементный мост требуемой высоты невозможно (например, при недостаточном расстоянии до очередного объекта испытания), то следует применить тампонажные материалы с более высокими физико-механическим показателями (t_с и др.) или использовать другие разделительные устройства.

 

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ГЛУБИНЫ