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. 8.

Количество материалов для приготовления 1 м³ тампонажного 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 количество тампонажного

                  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 прокачиваемости тампонажного 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 8

 

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
Продолжение таблицы 8
1	2
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 (тампонажного камня) 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 цементиро-

             вочные агрегаты с цементировочной головкой, м³. Для практи-

            ческих расчетов V _ман.» 0,5 м³.

  D - коэффициент, учитывающий сжимаемость продавочной жидкости

       (принимается 1,02 – 1,04);

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