Плотность цементного раствора определяется по формуле

Расчёты при регулировании свойств тампонажных материалов

1. Объём раствора (V₁), который можно получить из 1 тонны смеси цемента с каким либо компонентом рассчитывается по формуле:

(1)

Где Ц — масса цемента, т

А – водоцементное отношение;

Б – отношение компонента, входящего в состав смеси, к цементу;

– плотность цемента, т/м 3 ;

— плотность компонента, входящего в состав смеси, т/м 3

Объём раствора (V₂), который можно получить из 1 тонны цемента рассчитывается по формуле:

(2)

Рассчитать выход раствора из 1 т цементно-песчаной смеси и 1 т цемента, если:

В/С = 0,44; содержание песка в смеси – 30%; плотность цемента – 3,2 г/см 3 ; плотность песка 3,1 г/см 3

2. Плотностьцементного раствора является функцией плотностей сухого порошка, жидкости затворения (воды, раствора солей и т. д.) и водосодержания и может быть определена по формуле:

(3)

Рассчитать плотность раствора из смеси цемента с микросферами (МС), если:

В/С = 0,7; содержание МС в смеси – 20%; плотность цемента – 3,2 г/см 3 ; плотность МС — 0,400 г/см 3

Рассчитать плотность раствора из цемента, если:

В/С = 0,5; плотность цемента – 3,2 г/см 3

3. Объём тампонажного раствора, необходимый для крепления обсадной колонны, рассчитывается по формуле:

Где D, d – номинальный диаметр скважины и наружный диаметр обсадной

К — коэффициент кавернозности – отношение фактического объёма скважины к номинальному (выдаётся геологической службой)

L_р — длина участка затрубного пространства, заполняемого

тампонажным раствором, м

V_ст — объём цементного стакана, оставляемого в обсадной колонне, м 3

4. Количество воды для приготовления 1 м 3 тампонажного раствора рассчитывается по формуле:

Где V_в — объём воды затворения, м 3

Ц — масса цемента, т

А – водоцементное отношение

5. Потребность сухого тампонажного материала (смеси) для приготовления 1 м 3 тампонажного раствора заданной плотности рассчитывается по формуле:

(6)

Где , , , – плотность смеси, тампонажного раствора и жидкости затворения, кг/м 3 ;

Рассчитать объём тампонажного раствора, количество портландцемента, облегчённого цемента и воды для крепления обсадной колонны, если:

L — 3000 м (интервал 0-2500 м цементируется облегчённым цементом плотностью 2,4 г/см 3 , интервал 2500 – 3000 м цементируется цементом нормальной плотности – 3,0 г/см 3 );

В/С = 0,8 (для облегчённого цемента);

В/С = 0,5 ( для цемента нормальной плотности).

Необходимый объём облегчённого цементного раствора:

V_об.p = 0,785 (1,2 х 0,216 2 – 0,168 2 ) х 2500 = 54,25 м 3

Необходимый объём цементного раствора нормальной плотности с учётом объёма цементного стакана:

V_н.p = 0,785 (1,2 х 0,216 2 – 0,168 2 ) х 500 + 10 = 20,85 м 3

Потребность облегчённого тампонажного материала:

Потребность тампонажного материала нормальной плотности:

Количество воды для приготовления облегчённого тампонажного раствора:

V_в.1 = 0,8 х 46,5 = 37,2 м 3

Количество воды для приготовления тампонажного раствора нормальной плотности:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Плотность — цементный раствор

Плотность цементного раствора почти всегда выше плотности промывочной жидкости в скважине, поэтому по мере того, как колонна заполняется цементным раствором, разность давлений столбов жидкости в ней и кольцевом пространстве возрастает, а давление в цементировочных насосах и цементировочной головке уменьшается. С того момента, как цементный раствор начнет выходить в кольцевое пространство, давление в насосах и цементировочной головке вновь возрастает. [1]

Плотность цементного раствора в промысловых условиях чаще всего определяют с помощью ареометров А1Ч и АГ-2 в каждой точке затворения независимо от наличия станции контроля цементирования ( СКЦ), которая обеспечивает автоматическую регистрацию и запись средней плотности закачиваемого в скважину раствора. [2]

Плотность цементного раствора является одной из важнейших его характеристик. От плотности зависят, в частности, вес столба раствора, определяющий гидростатическое давление в стволе скважины, условия вытеснения промывочной жидкости и давление в насосах в конце цементирования. По плотности контролируется водо-цементное отношение раствора, приготовляемого в ходе цементирования. Плотность цементного раствора может быть определена различными методами. В буровой практике плотность определяется специальными ареометрами АГ-1 или АГ-2, позволяющими в полевых условиях быстро и достаточно точно производить определение. [4]

Плотность цементного раствора рассчитывают такой, чтобы давление было больше пластового, но меньше давления гидроразрыва как во время цементирования, так и сразу же после него. [5]

Плотность цементного раствора в промысловых условиях чаще всего определяют с помощью ареометров АГ-l или АГ-2 в каждой точке затворения независимо от наличия станции контроля СКЦ, которая обеспечивает автоматическую регистрацию и запись средней величины плотности закачиваемого в скважину раствора. Непрерывный контроль плотности тампонажного раствора достигается посредством применения радиоактивных плотномеров. [6]

Плотность цементного раствора определяется в основном водоцементным отношением. Колебания объясняются внесением в цементный раствор воздуха, а также непостоянством плотности цемента. [8]

Плотность цементного раствора при цементировании определяют ареометрами ( рис. 69) АГ-1 и АГ-2. В стакан 2 до краев наливают цементный раствор и вставляют стакан прорезями на штифты поплавка. Избыток раствора выходит через отверстия и смывается с поверхности стакана. Ареометр опускают в ведро с водой. На уровне воды считывают деление на шкале поплавка, что указывает на плотность налитого в стакан цементного раствора. [9]

Плотность цементного раствора в большинстве случаев на практике может изменяться в широком диапазоне ( от 1 40 до 2 3 г / см3) в зависимости от геологических, технологических и других фактических условий. В этих случаях плотность и водоцементное отношение не регламентируются ГОСТом, а устанавливаются, исходя из технологических требований. [10]

Плотность цементного раствора — функция плотностей сухого цементного порошка, вводимых добавок ( средневзвешенной плотности твердой фазы цементного раствора рт), жидкости затворения рж и относительного содержания жидкой и твердой фаз Ж / Т, которое представляет собой отношение массы жидкости к массе твердой части тампонажного раствора. [11]

Плотность цементного раствора может быть определена различными методами. В буровой практике специальными ареометрами АГ-1 или ЛГ-2 можно быстро и достаточно точно определять плотность в полевых условиях. [13]

Плотность цементного раствора может понижаться в случае попадания в горшок смесительного устройства крупных кусков схватившегося цемента или других посторонних предметов. Это возможно при отсутствии сетки на верхнем люке бункера машины и недостаточно тщательной подготовке машины к работе. [14]

Плотность цементного раствора в промысловых условиях чаще всего определяют с помощью ареометров АГ-1 или АГ-2 в каждой точке затворения независимо от наличия станции контроля СКЦ, которая обеспечивает автоматическую регистрацию и запись средней плотности закачиваемого в скважину раствора. Непрерывный контроль плотности тампонажного раствора достигается применением радиоактивных плотномеров. [15]

Обоснование параметров цементного раствора, расчет количества материалов, цементировочной техники и разработка схемы ее обвязки при цементировании эксплуатационной колонны в разведочной скважине

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Условие задачи:

Обосновать параметры цементного раствора, рассчитать количество материалов, цементировочной техники и разработать схему ее обвязки при цементировании эксплуатационной колонны в разведочной скважине. Конструкция скважины: кондуктор диаметром 426,0 мм спущен на глубину 350м, первая промежуточная колонна диаметром 323,9 мм спущена на глубину 1400м, вторая промежуточная колонна диаметром 244,5 мм спущена на глубину 2000 м, эксплуатационная колонна диаметром 168,3 мм спущена на глубину 4300м. Диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну – 215,9 мм. Толщина стенки труб эксплуатационной колонны — 10,6 мм, второй промежуточной – 10,0 мм. Индекс давления поглощения в интервале 2000 – 2500 м равен 1,68; в интервале 2500 – 4200 равен 1,87; в интервале продуктивного пласта 4200 – 4300 равен 1,73. Для вскрытия продуктивного пласта использован глинистый раствор плотностью 1450 кг/м 3 . Забойная температура 92 0 С.

Для цементирования интервала продуктивного пласта и выше него необходимо применить тампонажный раствор нормальной плотности (1850 кг/м 3 ). С учетом забойной температуры в интервале 2500 – 4300 м рекомендуется использовать тампонажный портландцемент ПЦТ — 1- 100 ГОСТ 1581- 96, с водоцементным отношением 0,5. Для регулирования свойств тампонажного раствора использованы ССБ — 0,2%, хромпик — 0,2%.

В интервале 0 – 2500 м необходимо использовать облегченный тампонажный цемент, плотность которого определяется из условий (9.2). Согласно этих рекомендаций нижняя граница плотности тампонажного раствора должна быть на 200 кг/м 3 больше плотности промывочной жидкости, т.е. 1650кг/м 3 . Далее, необходимо проверить возможность подъема цементного раствора выбранных рецептур до устья. Сначала проверяется отсутствие поглощения тампонажного раствора в интервале слабого пласта (Рскв ‹ Ргст + Ргд). Поскольку расчет гидродинамических давлений достаточно сложен, их величину в конце цементирования можно принять равными 5-10 % от гидростатического давления.

При этом давление поглощения на глубине 2500м будет равно =1000×9,81×2500×1,68=41,2МПа. Условие недопущения поглощения будет выражаться уравнением ³ 1,1.

1,1× = 1,1×1650×9,81×2500 = 44,5МПа › 41,2 МПа.

Следовательно, при выбранной плотности цементного раствора возможен недоподъем цементного раствора. Примем ρ_оцр = 1500кг/м 3 , и еще раз проведем проверку.

1,1× = 1,1×1500×9,81×2500 = 40,5МПа ‹ 41,2 МПа. Условие выполняется.

Такая же проверка проводится и для продуктивного пласта.

=1000×9,81×4300×1,73 = 73МПа

1,1× = 1,1((1500×9,81×2500) + (1850×9,81×1800)) = 76,45МПа › 73,0 МПа.

Поскольку существует опасность поглощения в продуктивном пласте, приходится уменьшать высоту интервала зацементированного чистым цементом, принимаем его равным 1000м и проводим повторную проверку.

1,1× = 1,1((1500×9,81×3300) + (1850×9,81×1000)) = 66,7МПа ‹ 73,0 МПа.

2. Определение объемов тампонажных растворов:

Объем цементного раствора

=(—)×l₁+,

где -диаметр эксплуатационной колонны,-объем цементного стакана.

=1,1=1,1×0,216=0,237м,

=(0,237 2 – 0,168 2 )×1000 + 0,25 = 22,2м 3 ,

Объем облегченного цементного раствора

=[(0,237 2 – 0,168 2 )×1300 + (0,225 2 – 0,168 2 )×2000] = 63,7 м 3 ,

Объем продавочной жидкости

= (—+0,5)× = (1,27×4300/100 — 0,25 + 0,5)×1,05 = 57,6,

S_кп = (—) = 0,02 м 3 .

Объем буферной жидкости взят с таким расчетом, чтобы ее высота в кольцевом пространстве составила не менее 150 м. =0,02×150=3

3. Определение количества цемента и воды для затворения.

Количество цемента для приготовления 1 м 3 цементного раствора определяется из уравнения:

где плотность цементного раствора, кг/м 3 ;

В/Ц – водоцементное отношение.

Тогда

Объем воды, необходимый для затворения этого количества цемента

Определение количества облегчённого цемента и воды для затворения ведется аналогичным формулам аналогичным формулам

Для расчета реологических параметров растворов воспользуемся следующими формулами

;

Цементный раствор: ; .

Облегченный цементный раствор:

;

Буровой раствор: ;

В качестве буферной жидкости будет применяться техническая вода с плотностью 1050 кг/м 3 .

4. Определение количества цементировочной техники:

Определяется число смесительных машин для каждого вида тампонажного материала (п_см): _,

где т_НАС — насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м 3 ;

V_БУНК — ёмкость бункера смесительной машины, м 3 .

Цементный раствор (смесители 2МСН-20)

Облегченный цементный раствор (смесители 2МСН-20)

Производительность смесителя 2СМН-20 по цементному раствору:

где Q_В – производительность водяного насоса, л/с;

Производительность смесителя 2СМН-20 по облегченному цементному раствору

Как определить истинную плотность цемента?

объемомер Ле Шателье используется для определения истинной плотности цемента.

Объемомер, закрепленный на штативе, помещают в стеклянную емкость с водой. Колба Ле Шателье имеет длинное горло, расширено в средней части. Выше и ниже расширенной части нанесены две риски, между которыми

указанный объем, равный 20 см 3 . Выше верхней риски колба также градуированная.

Колбу наполняют обезвоженным керосином до нижней риски по нижнему мениску. После этого часть колбы, свободную от керосина, протирают тампоном из фильтровальной бумаги.

Цемент предварительно высушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110 ° С в течение двух часов и охлаждают в эксикаторе. Взвешивают 60-70 г цемента и высыпают в колбу небольшими порциями. Цемент засыпают, пока уровень жидкости не достигнет верхней риски. Остаток цемента взвешивают.

Истинную плотность цемента определяют по формуле:

Где m — масса цемента, насыпанного в колбы, г; m = m1 — m2, где m1 — навеска, г; m2 — остаток цемента, г;

V — объем цемента, который равен объему вытолкнутой жидкости, см 3 .

Для определения истинной плотности проводят два измерения одного и того же цемента, из полученных результатов вычисляют среднее арифметическое. Расхождение между определениями не должно превышать 0,02 г / см 3 . При большей разности измерения повторяют до тех пор, пока это условие не будет выполнено.

38Как определить марку портландцемента?

Марка цемента определяется пределом прочности при изгибе и сжатии в возрасте 28 сут образцов балочек 40 • 40 • 160 мм из раствора состава 1:3 (цемент: нормальный песок по ГОСТ 6139—78) при В/Ц 0,40 и консистенции, характеризуемой расплывом конуса 106—115 мм.

39Тонкость помола и сроки схватывания портландцемента. Порядок их определения.

40Экспериментальное определение насыпной плотности портландцемента и песка.

41Нормальная густота цементного теста. Как ее определить?

42 Порядок определения зернового состава песка.

43 Как определить объем межзерновых пустот в песке?

44Как определяют содержания пылевидных и глинистых частиц и наличие органических примесей в песке?

45Приведите основные положения методики расчета состава строительного раствора.

46Назовите исходные данные для расчета состава строительного раствора. В чем заключается особенность расчета состава раствора?

47Охарактеризуйте основные показатели качества растворной смеси и затвердевшего раствора.

48Как устанавливают требования к подвижности растворной смеси? Как ее определяют и корректируют?

49Объясните цель введения минерального пластификатора в состав строительного раствора. Какие материалы используют в качестве минерального пластификатора?

50Как устанавливают расход материалов на приготовление требуемого объема растворной смеси?

51Опишите порядок приготовления растворной смеси.

52Что такое водоудерживающая способность растворной смеси? Требования к ней. Как ее определить?

60 Как определить плотность растворной смеси и затвердевшего раствора?

61 Опишите порядок изготовления контрольных образцов для контроля средней плотности и прочности затвердевшего раствора.

62 Как определяют предел прочности строительного раствора при сжатии (приведите схему испытания, расчетную формулу и правила обработки результатов).