Обоснование потребного объема материалов

1 Потребный объем тампонажных растворов для заполнения кольцевого пространства

 

                           (3)

 

и обсадной колонны ниже кольца «стоп»

 

                       (4)

 

 

Где l -  длина столба высота тампонажного раствора в кольцевом

пространстве, м; 

Dc - диаметр скважины (с учетом коэффициента кавернозности)или

внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны;

- внутренний диаметр обсадной колонны, м;

L_стоп - глубина расположения кольца «стоп», м.

В случае применения тампонажных растворов различной плотности необходимо рассчитать объем каждого типа раствора

2 Потребное количество материалов (q)для приготовления единицы объема тампонажного раствора необходимой плотности r_тр определяется из уравнения

(5)

 

где В/Ц - водоцементное (водотвердое) отношение;

При регламентированных (определенных экспериментально в лаборатории) значениях В/Ц, r_ж, r_тв количество цемента для приготовления 1 м³ цементного раствора может быть определена из уравнения

 

                                        (6)

 

Следует помнить, что тампонажные растворы нормальной плотности получают из портландцемента при В/Ц=(0,45-0,50). Для получения утяжеленных или облегченных тампонажных растворов применяют утяжеляющие или облегчающие добавки в количестве 15-40% от массы сухой тампонажной смеси. Утяжеленные тампонажные растворы имеют В/Ц(В/Т)=(0,30-0,45), а облегченные 0,7-1,2. При расчетах по уравнению (6) значение r_тв должно учитывать плотность добавок, использованных для регулирования плотности получаемого тампонажного раствора. Характеристики наиболее широко применяющихся модифицирующих добавок приведены в табл. 24.

Количество материалов для приготовления 1 м³тампонажного раствора с облегчающими или утяжеляющими добавками можно рассчитать, пользуясь следующею системой уравнений

 

                                (7)

q = q_c(1 - а),  q_д = q_c^. а,

 

где q_c, q, q_д - соответственно, общее количество количествотампонажного

материала и отдельно цемента и добавки;

а - доля добавки в тампонажной смеси;

r_ц,r_д - плотность цемента и добавки;

В/Т - водотвердное отношение.

Массовая доля облегчающей или утяжеляющей добавки задается из соображений обеспечения седиментационной устойчивости или прокачиваемоститампонажного раствора и определяется обычно по данным лабораторных испытаний. При использовании в качестве облегчающей добавки глинопорошка его доля в сухой тампонажной смеси не должна превышать 15-20%. В противном случае резко снижаются прочностные характеристики камня и его коррозионная стойкость. Следует иметь ввиду, что глина, как облегчающая добавка к цементам является наихудшей из всех традиционно применяемых материалов.

Общая масса тампонажного материала для приготовления тампонажных растворов

 

G_тм = K_т^. (q_c) ^. V_тр,                                          (8)

 

где К_т = 1,03 – 1,06 – коэффициент, учитывающий потери цемента при

транспортировке и затворении.

 

Таблица 24-Плотность веществ, применяемых для модификации тампонажных растворов

Вещество	Плотность, кг/м3
1	2
Портландцементный клинкер	3100-3200
Кварцевый песок	2600-2700
Известняк	2700-2900
Мел	2600-2800
Шлаки металлургические доменные	2700-3200
Гипс	2200-2400
Диатомит	2100-2500
Опока, трепел	2300-2700
Зола ТЭЦ	2000-2100
Известь негашеная	2300-2900
Известь гашеная	2200-2300
Пемза	2400-2500
Огарки колчеданные (пиритные)	3200-3600
Гематит	4900-5100
Барит	4300-4400
Титановый концентрат	4500-5300
Свинцовый шлак	3800-3900
Шлак производства ферротитана	3500-3700
Глинопорошок	2300-2700
Глиеж	2600-2700
Резиновая крошка	1300-1400
Пыль электрофильтров цементнообжигательных печей	2600-2800
Хроматный шлам	2700-2900
Керамзитовая пыль	2500-2700

Вид тампонажного материала зависит от температуры в скважине, агрессивности пластовых флюидов и выбирается на основе экспериментальных данных. Количество жидкости для затворения каждого из тампонажных растворов определится из выражения

 

G_ж = K_в^. (B/Ц) ^.G_тм,                                   (9)

 

где K_в = 1,08 – 1, 10 – коэффициент, учитывающий потери воды.

Количество химических реагентов используемых при цементировании для регулирования свойств тампонажных растворов (тампонажногокамня) рассчитывается в процентах по отношению к массе сухого тампонажного материала. Как правило, для этого используют результаты лабораторных исследований.

3 Необходимый объем продавочной жидкости будет равен объему манифольда и внутреннему объему обсадной колонны без цементного стакана.

V_прод.ж= (V_ман. + V_{обс.кол}- V_цем.ст)^.D (10)

 

где V_ман. - объем манифольда - трубопроводов, связывающих цементировочные агрегаты с цементировочной головкой, м³. Для практических расчетов V_ман.» 0,5 м³.

D- коэффициент, учитывающий сжимаемость продавочной жидкости

 (принимается 1,02 – 1,04);

V_{обс.кол}- внутренний объем обсадной колонны.