Все полученные данные о параметрах режима бурения сводятся в табл. 4.

Часть № 3. Разработка режима цементирования скважины

При разработке режима цементирования определяют:

— объем затрубного пространства, подлежащего цементированию;

— объем потребного количества тампонажной жидкости (цементного раствора);

— удельный вес тампонажной жидкости;

— количество составных компонентов для приготовления потребного объема тампонажной жидкости;

— объем продавочной жидкости;

— давление на цементировочной головке в конце продавки смеси и тип цементировочного агрегата;

— время цементирования и количество цементировочных агрегатов.

Объем затрубного пространства Vз.п. определяется в соответствии со схемой, изображенной на рис. 1.

(1)

где К – коэффициент, учитывающий увеличение объема затрубного пространства за счет разработки диаметра скважин, наличия каверн и трещин. Остальные обозначения указаны в подписях к рис. 1.

Значение коэффициента К определяется для конкретных условий с использованием кавернограмм и опыта работ по цементированию. Обычно К изменяется от 1,2 до 2,5.

Объем тампонажной жидкости Vц.р., необходимой для цементирования, определяется из выражения

(2)

где Vст. – объем цементного стакана.

(3)

Высота цементного стакана Нст. задается из следующих соображений. При существующей схеме цементирования тампонажная жидкость вытесняется в затрубное пространство с помощью продавочной жидкости (обычно это глинистый раствор или вода). При такой схеме продавочная жидкость в процессе продавки постоянно контактирует с тампонажной жидкостью, в результате чего происходит взаимное их перемешивание. В интервале перемешивания тампонажная смесь теряет свое основное свойство – твердеть с образованием прочного и плотного искусственного камня. Постановка разделительной пробки между тампонажной смесью и продавочной жидкостью уменьшает интервал перемешивания, но не исключает его полностью. Чтобы не ухудшить качество цементирования, интервал тампонажной жидкости, загрязненный продавочной жидкостью, оставляют внутри колонны обсадных труб в виде цементного стакана. Величина этого интервала Нст. зависит в основном от времени контакта (время продавки) и будет тем больше, чем длиннее обсадная колонна, подлежащая цементированию.

Значение Нст. в зависимости от глубины скважины меняется от 5-10 м. до 30-50 м. Оставление цементного стакана практически решается установкой на высоте Нст. кольца «стоп», ниже которого разделительная пробка и продавочная жидкость перемещаться не могут.

Составными компонентами тампонажной жидкости являются: вода, цемент, песок, бентонитовый глинопорошок, утяжелители и химреагенты для регулирования свойств тампонажной смеси. Главными из них является вода и цемент, которые образуют водоцементную смесь, называемую цементным раствором.

Плотность цементного раствора определяется по формуле

т/м2 (г/см3), (4)

где т – водоцементное отношение, характеризует весовое отношение воды к цементу в данном растворе. Практически значение т изменяется в пределах

0,4÷0,6; ц. – плотность сухого цемента, изменяется в пределах 3-3,2 т/м3. При расчетах принимается равным 3,15 т/м3 (3,15 г/см3); в. - плотность воды, принимается равным 1,000 т/м3 (1 г/см3).

Количество сухого цемента для приготовления 1 м3 цементного раствора определяется из выражения

т/м3, (5)

Для приготовления всего объема цементного раствора потребуется Gц.

т, (6)

с учетом потерь при приготовлении раствора

т, (7)

где Кп – коэффициент, учитывающий неизбежные потери цемента при приготовлении цементного раствора. Значение Кп практически изменяется в пределах 1,05÷1,15.

Количество воды, необходимой для приготовления 1м3 цементного раствора, определяется из выражения

м3, (8)

Объем продавочной жидкости определится выражением

м3, (9)

где Ксж. – коэффициент, учитывающий сжатие продавочной жидкости, Ксж.= 1,03÷1,05.

Давление на цементировочной головке, развиваемое насосом в конце закачки продавочной жидкости (Рmax), складывается из гидростатического(Ргс ) и гидродинамического (Ргд):

(10)

Гидростатическое давление по величине должно уравновесить ствол цементного раствора в затрубном пространстве. Принимая в качестве продавочной жидкости глинистый раствор (γп.ж.=γг.р.),в соответствии с рис. 1 можно записать