Схема 6.3. Более емкая
5. Расчётная часть
5.1.В задачи расчёта входит определение:
– необходимого объёма цементного раствора;
– количества сухого цемента и воды для приготовления цементного раствора;
– количества продавочной жидкости;
– времени цементирования;
– максимального давления насоса при цементировании;
– количества и режима работы цементировочных агрегатов; базисной рецептуры цемента.
5.2. Порядок расчёта
1. Необходимый объём цементного раствора (рис. 6.4)
Vц.р. = К · 0,785 · [(D2c – D2н) · Н1 + D2в · H2], м3 (6.1)
где К = 1,2…1,4 – коэффициент, учитывающий расход цементного раствора на заполнение каверн, трещин. Принимается по состоянию разреза.
Параметры Dc , Dн, Dв, Н1, H2, в м (см. схему и задание).
2. Количество сухого цемента на 1 м3 раствора
q = γц · γв / γв + m · γц, т, (6.2)
где γц = 3,05…3.20 т/м3 – удельный вес сухого цемента;
γв = 1,0 т/м3 – удельный вес воды;
m В/ Ц – водоцементное отношение количества воды к количеству сухого цемента по массе, m = 0,4…0,6; принимают обычно m = 0,5.
Общее количество сухого цемента
Qц = q · Vц.р. · β, т, (6.3)
где β = 1,1…1,15 – коэффициент, учитывающий потери цемента при приготовлении раствора.
4. Количество воды для приготовления Vц.р
Vв = Qц · m / γв, м3, (6. 4)
Количество продавочной жидкости
Vпр.ж. = 0,785 · D2в · (Н + H2)] · К1 · К2, м3, (6.5)
где К1 – коэффициент, учитывающий сжатие жидкости;
К1 = 1,0 (для воды), К1 = 1,05 (для глинистых растворов);
К2 – 1,03…1,05 – коэффициент, учитывающий возможное отклонение внутреннего диаметра обсадных труб.
Необходимая суммарная производительность насосов при продавливании цементного раствора
ΣQн = 0,785 · [(D2c – D2н) · υ, л/с, (6.6)
где Dc , Dн – берутся в дм;
υ – скорость восходящего потока в затрубном пространстве.
Для создания турбулентного режима движения υ = 1,5…2,0 м/с. Принимается υ = 15…20 дм/с.
Максимальное давление насоса при закачивании цементного раствора в затрубное пространство
Рmax =Р1 + Р2,кгс/см2, (6.7)
где Р1 – суммарные потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в обсадной колонне, затрубном пространстве и т. д.
определяется по формуле Шацова М.И.
Р1 = 0,01 · H + 16, кгс/см2, при υ = 1,5...2,0 м/с, (6.8)
Р2 = 0,01 · H + 8, кгс/см2, при υ ≤ 1,0 м/с, (6.9)
где Р2 – давление насоса, необходимое для уравновешивания столба жидкости в обсадных трубах и затрубном пространстве, определяется по формуле:
Р2 = 0,1 · [(H – H1) (γж – γпр.ж.) + (H1 – H2) (γц.р. – γпр.ж.)], кгс/см2, (6.10)
где γц.р. – удельный вес цементного раствора, т/м3 (г/см3)
γц.р. = q · (1 + m), т/м3 (6.11)
или γц.р. = γц. γв. (1 + m) / γв + m γц., т/м3 (г/см3); (6.12)
H, H1, H2, м – по схеме и заданию;
γж,γпр.ж. – т/м3 или г/см3 – по заданию.
8. Выбираем цементировочный агрегат [1, стр. 390, 8, стр. IV-12…IV-13] и режим его работы
В данном варианте агрегат ЦА-320М.
Пример.По расчёту Рmax = 100 кгс/см2.
Можно принять IIIскоростьи любой из 3-х диаметров втулки, но при d = 127 ммочень мал запас по давлению.
При d = 100 ммзапас по давлению большой, а производительность (qц.а.) наIIIскорости минимальна. Следовательно, лучший режим – это IIIскорость и d = 115 мм.При этом Рmax = 140 кгс/см2 и qц.а. = 5,98 л/с.