Расчет цементный раствора для скважины

Почему необходимо цементирование нефтяных скважин?

Надежность закрепления металлических труб, смонтированных для укрепления стенок в любой буровой скважине, достигается цементированием скважинного ствола специальным раствором. Приготовленный раствор затвердевает, образуя монолитную оболочку, которая позволяет надежно эксплуатировать скважину долгий период. Это и есть цементирование скважины.

Составляющие технологического процесса

Процесс цементирования скважин состоит из пяти основных видов работ:

• подготовка тампонажного раствора;
• закачка подготовленного раствора в скважину;

• подача цементного раствора выбранным способом в затрубное пространство;
• период затвердения закачанного тампонажного раствора;
• проверка качества проведения цементировочных работ доступными методами.

Важно! Перед началом работ составляется программа их проведения, которая опирается на технический расчет цементирования скважины. При этом учитываются горно-геологические условия, величина протяженности интервала, нуждающегося в укреплении, особенности конструкции ствола скважины и его состояния. При расчете опираются на опыт проведения подобных работ в данном районе, если таковой имеется.

Технологические принципы цементирования нефтяных скважин

Современные цементирующие технологии, разумеется, отличаются от способов, которые применялись в прошлом столетии. Главными такими отличиями являются автоматизация проводимого процесса и применение компьютерной техники в процессе расчетов требуемых количеств цементного раствора. При проведении таких расчетов обязательно учитывают все возможные особенности конкретного нефтеносного промысла (с геологической точки зрения), а также климатические и погодные условия конкретного периода цементирования, массу технических параметров и так далее.

Цементирование скважин в настоящее время проводится разными способами, к самым распространенным из которых относятся следующие:

• технология сплошной заливки (одноступенчатое цементирование), которое заключается в подаче под высоким давлением на пробку в обсадочной колонне промывочного раствора;
• двухступенчатое цементирование, которое ничем не отличается от сплошной заливки, кроме того, что в этом случае весь процесс разбит на два этапа – последовательное цементирование сначала нижней, а затем верхней части, разделенных специальным кольцом;
• способ манжета, который заключается в использовании специального кольца (манжета) при цементирования скважин нефте- и газодобычи (применяется только при тампонаже верхней области скважины);
• обратная заливка, которая является единственной методикой, предусматривающей заливку цементной смеси не в саму колонну, а в затрубную область.

Сам технологический процесс проводят в несколько стадий. Сначала готовят смесь для будущего тампонажа, в строгом соответствии с инструкциями и проведенными расчетами. Сразу после своего приготовления цементирующая смесь подается в скважину. После подачи тампонажной смеси задействуют специальные механизмы, которые вытесняют цементный раствор в межтрубное пространство пробуренной скважины.

После этого необходимо выждать некоторое время, поскольку смесь должна полностью застыть и образовать так называемую «пробку». Последним этапом является проведение контроля качества выполненных работ с помощью любой из описанных нами выше методик.

Для максимального повышения эффективности проводимых работ нужное оборудование монтируют на шасси грузовых автомобилей. Это дает существенную экономию на транспортировке технологического оборудования, а также позволяет запитывать используемые механизмы и аппаратуру от двигателей грузовиков, на которых они смонтированы.

Маркировка тампонажного цемента

Тампонажный цемент производится в соответствии с ГОСТ 1581-96. Материал имеет маркировку ПТЦ (портландцемент). В зависимости от характеристик и свойств, тампонажный цемент бывает:

• Бездобавочным (I, I-G, I-H), с добавлением минеральных веществ (II), с примесями, регулирующими плотность состава (III).
• Утяжеленным (Ут), облегченным (Об);
• Для применения при низких и нормальных (15-50°С), умеренных (51-100°С) и повышенных (101-150°С) температурах;
• Обычным и сульфатостойким (СС).

В стандартной маркировке указывается тип цемента, его сульфатостойкость, средняя плотность, максимально допустимая температура применения, степень пластификации (ПЛ) или гидрофикации (ГФ), номер ГОСТа.

Рабочие характеристики зависят от марки тампонажного цемента и особенностей его изготовления. В таблице ниже приведены пределы, в которых могут варьироваться показатели материала.

Остаток на сите с сеткой №008, %, не более

Данные характеристики тампонажного цемента приводятся в сертификате на продукцию вместе с информацией о дате изготовления и объеме партии материала.

Калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи

При строительстве и жилых частных домов, и хозяйственных пристроек нередко прибегают к созданию для них свайного фундамента. К такому решению нередко приводят особенности участка под строительство: малая несущая способность грунтов в верхних слоях, склонность их к зимнему морозному вспучиванию, выраженно большая глубина промерзания, значительный перепад площадки по высоте. Впрочем, иногда свайный фундамент выбирается и из чисто экономических соображений, как наиболее рентабельный и простой в возведении для конкретного строения.

Калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи

Сваи в таких фундаментах бывает разные. Чаще они имеют круглое сечение, и тогда в роли опалубки для их бетонирования выступают металлические асбестоцементные или пластиковые трубы или даже просто свернутые из рубероида «тубусы». Практикуется применение и прямоугольных в сечении свай – для их формирования могут применяться деревянные или пластиковые многоразовые опалубки, кирпичная «колодезная» кладка. Но общее у них одно – после установки армирующего каркаса, полость сваи заполняется доверху бетонным раствором.

А сколько потребуется подготовить бетона для заливки? На глаз определить бывает непросто – легко можно ошибиться, так как объёмы – «штука обманчивая». Предлагаем применить калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи – он не только покажет необходимый объем бетона, но и подсчитает количество ингредиентов для его самостоятельного замешивания.

Ниже будет дано несколько кратких пояснений.

Калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи

Пояснения по проведению расчетов

• Для начала пользователю предлагается выбрать тип сечения сваи – прямоугольное или круглое. В зависимости от этого откроются соответствующие окна ввода данных.
• Если выбрана прямоугольная свая, то необходимо будет указать размеры сечения – длину и ширину. После этого вводится высота сваи. Понятно, что под высотой подразумевается ее общий размер, включающий и заглубленную часть, и выступающую над поверхностью грунта на проектный уровень. Все значения вводятся в метрах.
• При расчете раствора для круглой в сечении сваи будет предложено указать ее диаметр. Если в качестве внешней оболочки сваи используется толстостенная труба, то указывается ее внутренний диаметр. Высота указывается по аналогии со сваями прямоугольного сечения.
• При возведении свайных фундаментов на грунтах с невысокой несущей способностью нередко делают уширение сваи в области ее пятки ( так называемая «технология ТИСЭ » ). С помощью специальных насадок на бур в грунте выбирается полусферическая полость, которая после заполнения бетоном и его полного созревания резко увеличивает способность опоры выдерживать вертикальные нагрузки. Естественно, расход бетона при такой технологии увеличивается, и весьма значимо.

Цены на винтовые сваи

Поэтому для круглых в сечении свай будет предложено два пути расчета :

— Первый: свая без уширения, и никаких дополнительных данных указывать не надо.

— Второй: свая с уширением в области подошвы. Откроется дополнительное поле ввода данных, где необходимо указать диаметр этого уширения. Как правило, для свай используются насадки, создающие «полусферы» диаметром 400, 500 или 600 мм.

• Итоговое значение будет показано « с учетом 10% запаса ) :

— объемом бетонного раствора, необходимого для заливки сваи;

-— количеством исходных ингредиентов для самостоятельного изготовления этого количества бетона марочной прочности М 200.

Как провести самостоятельные расчеты свайно-винтового фундамента?

Одной из разновидностей свайных фундаментов является свайно-винтовой вариант. Кстати, при его строительстве также настоятельно рекомендуется полностью заполнять трубы бетоном. Об особенностях проектирования свайно-винтовых фундаментов – читайте в специальной публикации нашего портала.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Этапы работ при цементировании

В первую очередь после проведения расчетов необходимо подготовить нужное количество раствора. Для этого проводят установку специального смесителя и используют портландцемент. Именно это вещество является максимально прочным и устойчивым к различным механическим повреждениям после застывания.

• Готовый раствор закачивается в околотрубное пространство непосредственно после приготовления, поскольку имеет высокий порог застывания (то есть очень быстро стынет).
• Следующими этапом является затвердевание раствора. На это может уйти разное количество времени в зависимости от глубины скважины, толщины околотрубного пространства, марки и типа цементной смеси.
• На конечном этапе выполняется проверка выполненных работ, и качество цементирования скважин, а именно — испытание застывшего раствора на прочность.

Важно: на прочность и скорость застывания готового раствора влияют такие факторы как температура, количество воды в растворе и наличие специальных добавок. В первом случае стоит знать, что раствор застывает быстрее при более высоких температурах.

В случае с водой, напомним, что большое её количество в растворе позволяет лучше заполнить все околотрубные пространства, но при этом скорость застывания цемента и его прочность оставляют желать лучшего. Поэтому так важен первичный расчет. А различные виды добавок позволяют усилить свойства готового цементного раствора, что также требует проведения глубокого анализа и расчета.

Пример расчета объема скважины

К примеру, есть небольшое хозяйство с участком, где глубина залегания грунтовых вод до 50 м. В этом случае уместно использовать шахту диаметром 100 мм и погружной насос достаточной мощности. Применяем формулу V=0,785*D 2 *L и получаем расчет объема скважины 0,785*0,100 2 *50 = 0,3925 м 3

Кроме того, можно рассчитать и истинный напор воды. Для этого объем умножается на расход. При этом полезно учитывать поправочные коэффициенты, которые зависят от структуры воды, вида почвы, ее загрязненности и т.п.

Видео о способе расчета дебита (производительности) скважины