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/м³;

- плотность компонента, входящего в состав смеси, т/м³

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

 

(2)

Пример

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/см³; плотность песка 3,1 г/см³

Решение

 

 

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)

 

Пример 1

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

В/С = 0,7; содержание МС в смеси – 20%; плотность цемента – 3,2 г/см³; плотность МС - 0,400 г/см³

Решение

Пример 2

Рассчитать плотность раствора из цемента, если:

В/С = 0,5; плотность цемента – 3,2 г/см³

Решение

 

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

 

V_p = 0,785 (КD² – d²) х L_р + V_ст (4)

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

колонны, м

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, м³

4. Количество воды для приготовления 1 м³ тампонажного раствора рассчитывается по формуле:

V_в = АЦ (5)

Где V_в - объём воды затворения, м³

Ц - масса цемента, т

А – водоцементное отношение

 

5. Потребность сухого тампонажного материала (смеси) для приготовления 1 м³ тампонажного раствора заданной плотности рассчитывается по формуле:

(6)

Где , , , – плотность смеси, тампонажного раствора и жидкости затворения, кг/м³ ;

Пример

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

D – 0,216 м;

d – 0,168 м;

К - 1,2;

L - 3000 м (интервал 0-2500 м цементируется облегчённым цементом плотностью 2,4 г/см³ , интервал 2500 – 3000 м цементируется цементом нормальной плотности – 3,0 г/см³ );

V_ст - 10 м³;

В/С = 0,8 (для облегчённого цемента);

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

 

Решение

Необходимый объём облегчённого цементного раствора:

V_об.p = 0,785 (1,2 х 0,216² – 0,168²) х 2500 = 54,25 м³

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

V_н.p = 0,785 (1,2 х 0,216² – 0,168²) х 500 + 10 = 20,85 м³

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 м³

Количество воды для приготовления тампонажного раствора нормальной плотности:

V_в.2 = 0,5 х 26,6 = 13,3 м³