Технологический метод расчета цементного раствора

Технологический метод расчета цементного раствора

• Главная
• Новости
• Скачать
• Статьи
• Форум
• Видео
• Регистрация
• Вход
• Поиск
• Добавить чертеж
• Как добавить видео с youtube
• Помощь
• Реклама

Чертежи и проекты

Подразделы

Плавающий

Формат dwg pdf

Для нужд пожарного водопровода проектом предусматривается устройство двух резервуаров по 200 м3 каждый, а также насосная станция.

В архмиве 3d модель насоса HYDRO MX-A

Системы электрооборудования жилых и общественных зданий

1. Программа «Мост_Х» предназначена для определения грузоподъёмности балочных разрезных пролётных строений автодорожных мостов и путепроводов, находящихся на прямом в плане участке автодороги.

Формат Exel

Программа в свободном доступе, скачать можно после регистрации

Формат dwg

г. Караганда. Казахстан

Блочно-модульная котельная для здания пришахтинского овд

Формат dwg

Исходный текст на китайском

Чертежи и узлы сложной деревянной крыши для частного дома в dwg

Чертежи гирлянд в dwg, удлиненная и стандартная

ППР разработан на производство работ по расширению просек ВЛ-220кВ и утилизации порубочных остатков

IP-видеорегистратор CMD-NVR5109 V2 поддерживает подключение до 9 IP-камер с разрешением 1920×1080 и скоростью записи 25 к/с на каждый канал.

Глубина архива видеорегистратора составляет один месяц при постоянной круглосуточной записи с 8 IP-видеокамер за счет установки жесткого диска объемом 6 ТБ.

Формат dwg

Рабочий проект системы видеонаблюдения СВН дома в dwg

Определения объёма облегчённого цементного раствора

7.2 Определения объёма облегчённого цементного раствора.

7.3. Определение объёма продавочной жидкости

где V_М — объём манифольда.

7.4 Определение объёма буферной жидкости

где Н_БЖ – высота столба буферной жидкости (Н_БЖ=200…500 м).

7.5 Определение количества цемента и воды для затворения

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

13)

где плотность цементного раствора, кг/м3;

В/Ц – водоцементное отношение.

Тогда

Объем воды, необходимый для затворения этого количества цемента рассчитывается по формуле

(14)

7.6 Определение количества облегчённого цемента и воды для затворения

Расчет ведется по формулам, аналогичным формулам аналигичным формулам (13-14)

7.7 Реологические параметры растворов

Для расчета воспользуемся следующими формулами

(15)

(16)

;

.

Облегченный цементный раствор:

;

.

;

.

Так как на практике, буровой раствор смешивается с цементным раствором (с буферной жидкостью) и коагулирует, при этом образуется высоковязкая масса.

Примем, что раствор имеет следующие параметры

;

.

Определение режима работы цементировочной техники

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

(17)

гдет_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:

где Q_В – производительность водяного насоса, л/с;

Число цементировочных агрегатов для закачки цементного раствора (ЦА-320).

Так как производительность смесителя по цементному раствору 20,6 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 — 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

для закачки цементного раствора.

Число цементировочных агрегатов для закачки облегчённого цементного раствора.

Так как производительность смесителя по облегчённому цементному раствору 20,2 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 — 14,5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

для закачки облегчённого цементного раствора.

1. Общая потребность в цементировочной технике:

Для приготовления цементного и облегчённого цементного растворов необходимо шесть 2СМН-20.

Для подачи воды и начала продавки необходимо два ЦА-320.

Для закачки цементного и облегчённого цементного растворов необходимо 12 ЦА-320.

Также для цементирования используем блок манифольдов 1БМ -700 и станцию контроля цементировании СКЦ-2М-80.

Распределение тампонажных материалов

Предотвращение потерь нефти и газа в проницаемые горизонты предусматривается путём применения высокогерметичных труб типа ОТТГ, ОТТМ и применения специальных герметизирующих резьбовых смазок типа Р — 402, Р — 2МПВ. Контроль качества цементирования осуществляется геофизическими методами и опрессовкой колонн согласно “Инструкции по испытанию скважин на герметичность”.

Для предотвращения загрязнения водоносных горизонтов в том числе таликовых вод применяются следующие технологические решения:

· обработка бурового раствора высокомолекулярными соединениями, обеспечивающая снижение фильтрационных свойств промывочной жидкости;

· ограничение репрессий на водоносный горизонт путём регулирования структурно-механических свойств бурового раствора, обеспечивающих снижение гидродинамического давления в том числе при спуско — подъёмных операциях;

· перекрытие интервала залегания таликовых и водоносных горизонтов колонной обсадных труб, обеспечивающих сохранение естественного состояния подземных вод в процессе дальнейшнго углубления ствола скважины.

Для сохранения естественного состояния коллекторских свойств продуктивного пласта и предотвращения физико – химического загрязнения призабойной зоны пласта реализуются следующие технологические мероприятия:

· снижение водоотдачи бурового раствора до 1,5-2 см 3 путём специальной химической обработки промывочной жидкости при вскрытии и разбуривании продуктивного горизонта;

· уменьшение гидравлических сопротивлений в стволе скважины и снижение репрессии на пласт за счёт применения бурового раствора со значениями напряжения сдвига близкими к нулевым;

· образование на стенках скважины полимерглинистой корки, препятствующей проникновению в пласт твёрдой фазы бурового раствора.

Для предупреждения нефтегазопроявлений продуктивный пласт вскрывается при плотности бурового раствора, регламентированной “Едиными техническими правилами ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях”. Устье скважины оборудуется в соответствии с действующими нормативными документами противовыбросовым оборудованием.

Основой функцией тампонажных растворов, обеспечивающей охрану недр является изоляция с их помощью флюидосодержащих пластов друг от друга и от земной поверхности. Предусмотрены следующие технико-технологические решения, обеспечивающие природоохранные функции цементных растворов и ограничивающие их отрицательные воздействия на недра:

· интервалы подъема цементных растворов за обсадными колоннами выбраны в соответствии с геологической характеристикой разреза данного месторождения;

· применение токсичных материалов в процессе цементирования является недопустимым;

· для повышения степени вытеснения бурового раствора цементным, предусматривается предварительная прокачка нетоксичной буферной жидкости, смывающей рыхлую часть глинистой корки;

· применяемые для цементирования колонн тампонажного портландцемента ПЦТ-1-50, относящегося к 4-му классу опасности.

Охрана труда и ТБ

Спуск и цементирование обсадных колон в цикле строительства скважины, травмоопасные и ответственные процессы.

Крепление скважины допускается только после проверки мастером и механиком основных узлов вышки, ее вертикальности, надежности талевой системы, лебедки, ротора, фундамента вышки и правильности показаний КИП. Крепление скважины недопустимо без утвержденного главным инженером плана проведения соответствующих работ, акта на опрессовку цементировочной головки и обратных клапанов. Трудоемкость крепления скважины связано с подготовкой обсадных труб к спуску, навинчиванием и цементированием труб, перемещением элеватора на столе ротора, закрытием крышки элеватора, при цементирование скважины трудоемок процесс загрузки цементосмесительной машины.

В процессе закачивания цемента в скважине создается очень высокое давление и по этому персонал не должен находиться в опасных зонах, так же запрещены ремонтные работы.

При вскрытии продуктивных пластов возможны нефтегазопроявления. При этом следует уделять особое внимание удельному весу промывочной жидкости и других ее параметров. На каждой буровой должны быть приборы – газоанализаторы, противогазы, а также комплект безискрового инструмента.

Приложение д (рекомендуемое) Подбор состава цементно-песчаного раствора методом пробного замеса

Для подбора состава раствора рекомендуется использовать цементное тесто заданного качества.

Ориентировочную величину требуемого В/Ц рекомендуется определять по формуле

(Д.1)

где R_p — проектная марка раствора при сжатии или требуемая расчетная прочность раствора, кгс/см 2 ;

R_ц — активность или гарантированная марка цемента, кгс/см 2 .

Расчетную прочность раствора при необходимости определяют по методике, изложенной в приложении Г.

Приготовляют 5 — 7 л цементного теста с требуемым В/Ц и назначенным количеством добавок (если они вводятся).

Отвешивают 5 кг песка и помещают его на боек.

Отвешивают 2 — 3 кг цементного теста и на бойке тщательно перемешивают его с песком, последовательно добавляя в полученный раствор цементное тесто по 0,25 — 0,5 кг, доводя подвижность растворной смеси до заданной величины.

На основании положения, что сумма абсолютных объемов составляющих материалов равна 1 м 3 плотно уложенной цементно-песчаной растворной смеси, по количеству израсходованных на замес материалов рекомендуется рассчитывать объем приготовленного цементно-песчаного раствора , л, и абсолютный объем добавок, израсходованный на замес, , л, по формулам:

(Д.2)

(Д.3)

Ц 3 , П 3 — количество соответственно цемента и песка, израсходованных на замес, кг;

В 3 — количество воды, израсходованной на замес, л; в количестве воды В 3 должна быть учтена вода, содержащаяся в растворах добавок;

, и т.д. — количество каждой добавки, израсходованное на замес вместе с цементным тестом (в расчете на сухое вещество добавки), кг;

_ц, _п, _д — плотность соответственно цемента, песка и сухого вещества каждой добавки, кг/л.

Расход материалов (состав раствора), кг на 1 м 3 рассчитывают делением количества каждого составляющего материала, израсходованного на замес, на рассчитанный объем замеса V и умножением на 1000.

В лабораторном или производственном смесителе приготовляют цементно-песчаный раствор полученного при подборе состава и изготовляют из него контрольные образцы. В том случае, когда подбирают состав раствора из новых материалов, для которых заранее не была установлена фактическая зависимость прочности раствора от В/Ц, после подбора состава раствора изготовляют контрольные образцы из раствора с расчетным В/Ц и с В/Ц, уменьшенным или увеличенным на 0,02 — 0,05.

На основании испытаний контрольных образцов рекомендуется подбирать состав раствора с В/Ц, обеспечивающим требуемую прочность при наименьшем расходе цемента.

Приложение е (обязательное) Бетоны и растворы

Е.1 Номинальный состав бетона подбирают по утвержденному заданию в соответствии с ГОСТ 27006. Состав бетона (раствора) для мостовых конструкций подбирают исходя из условия обеспечения среднего уровня прочности, значение которого следует определять по ГОСТ Р 53231 исходя из коэффициента вариации 13,5 %.

Методы подбора составов бетона и раствора приведены в приложениях Г и Д.

Е.2 Введение в бетонную (растворную) смесь комплексных добавок для обеспечения морозостойкости обязательно для бетонов (растворов) с проектной маркой F200 и выше, а также для бетонов (растворов) меньшей марки по морозостойкости на портландцементе, содержащем более 5 % минеральных добавок.

В случае приготовления бетонов (растворов) марки по морозостойкости F100 без введения комплексных добавок, содержащих воздухововлекающий (газообразующий) компонент, В/Ц не должно превышать 0,55.

Для бетонов (растворов) с нормированной морозостойкостью при использовании пластифицированного портландцемента в бетонную смесь вместо комплексной добавки следует вводить только воздухововлекающий (газообразующий) компонент, а при использовании гидрофобного портландцемента — только пластификатор ЛСТ.

В бетонную смесь на пластифицированном портландцементе не следует вводить суперпластификатор С-3.

Е.3 Оптимальную дозировку добавок, вводимых в бетонную смесь, следует устанавливать экспериментально при подборе состава бетона с учетом данных, указанных в таблице Ж.1; дозировку воздухововлекающего компонента необходимо устанавливать при строгом контроле времени перемешивания бетонной смеси и в последующем регулярно корректировать из условия обеспечения на месте укладки заданного содержания в смеси вовлеченного воздуха (с учетом его возможной потери при транспортировании смеси).

Е.4 Введение в бетонную смесь добавок — ускорителей твердения бетона для сокращения сроков достижения бетоном требуемой прочности запрещается.

В бетонах с поташом в качестве противоморозного компонента в составе комплексной добавки количество добавки ЛСТ следует устанавливать в зависимости от количества вводимого поташа с обязательной проверкой в лаборатории указанного сочетания с конкретным цементом.

Е.5 Нормативные требования, которые следует выполнять при приготовлении бетонов и растворов и проверять при операционном контроле, а также объем и способы контроля приведены в таблице Е.1.

1 Минимальный расход цемента, кг/м 3 бетона, для конструкций, расположенных:

ниже глубины промерзания или возможного размыва дна — 230

Всего объема укладываемого бетона

Измерительный (проверка работы дозаторов цемента и фактического выхода бетона)

в подводной и надводной (надземной частях) сооружения — 260

в пределах переменного уровня воды или промерзания грунта — 290

в мостовом переходе — 290

2 Максимальный расход цемента, кг/м бетона, класса:

до В35 включ. — 450

Каждого объема укладываемого бетона

В45 и выше — 550

3 Водоцементное отношение, весовые части по массе, в бетонах, не более:

подземной зоны — 0,65

Каждого состава бетона

с добавками для повышения их морозостойкости:

марки по морозостойкости

в железобетонных и тонкостенных бетонных конструкциях толщиной менее 0,5 м

в бетонных массивных конструкциях в блоках облицовки

Расчет цементирования

При расчете цементирования скважин определяют: 1) количество сухого цемента; 2) количество воды для затворения цементного раствора; 3) количество продавочной жидкости; 4) возможное максимальное давление к концу цементирования; 5) допустимое время цементирования; 6) число цементировочных агрегатов и цементосмесительных машин.

Пример: Так как плотность бурового раствора 1,1г/см 3 , а пластовая температура 90°С принимаем цементный раствор ПЦГ с плотностью 1,83г/см 3 и водоцементным отношением 0,5.

Объем цементного раствора, подлежащего закачке в скважину, определяют по формуле:

где К₁ – коэффициент, учитывающий увеличение объема цементного раствора, расходуемого на заполнение каверн, трещин, и увеличение диаметра скважины против расчетного (номинального).

Значение коэффициента К₁ определяется по квернограмме для каждой конкретной скважины. Обычно К₁ изменяется от 1,1 до 2,5. В нашем случае принимаем К₁ = 1,15.

Цементирование направления и кондуктора будет осуществляться с использованием чистого портландцемента.

Для лучшей прокачивамости тампонажной смеси и для того, чтобы поднять цементный раствор на проектную высоту (до устья), а также с целью экономии портландцемента, эксплуатационная колонна в интервале 0 – 3170 м будет цементироваться раствором плотностью 1,83 г/см 3 . В отношение m = 0,5. Интервал 1500 – 3160 м будет цементировать раствором чистого портландцемента плотностью 1,85 г/см 3 ; водоцементное отношение m = 0,5.

Для колонны диаметром …..мм:

V_ц = 0,785*[1,15*(…… 2 – …… 2 )*….. + …. 2 *20] = …. м 3

Расчет количества сухого цемента

Количество сухого цемента для приготовления цементного раствора определяют из выражения:

где m – водоцементное отношение; ρ_ц – плотность цементного раствора, кг/м 3

Для колонны диаметром …. мм:

Количество сухого цемента, которое необходимо заготовить с учетом потерь при затворении цементного раствора, вычислим по формуле:

где К₂ – коэффициент, учитывающий наземные потери при затворении цементного раствора. Если затворение производится без цементно-смесительных машин, К₂ = 1,054-5-1,15, при использовании цементно-смесительных машин К₂ = 1,01. В нашем случае К₂ = 1,15.

Для колонны диаметром …. мм:

Расчет количества воды

Необходимое количество воды для приготовления цементного раствора 50%-ной консистенции находится из выражения:

Для колонны диаметром ….мм:

Расчет количества продавочной жидкости

Потребное количество продавочной жидкости (в качестве которой часто используют буровой глинистый раствор) определяется по формуле:

где Δ – коэффициент, учитывающий сжатие глинистого раствора (Δ = 1,03 – 1,05).

Подставив значения, получим:

Для колонны диаметром …. мм:

Расчет давления при закачке

Максимальное давление перед посадкой верхней пробки на упорное кольцо определяется из уравнения:

где Р₁ – давление, необходимое для преодоления сопротивления, обловленного разностями плотностей жидкости в трубах и затрубном пространстве;

Р₂ — давление, необходимое для преодоления гидравлических сопротивлений.

Величину Р₂ обычно находят по эмпирическим формулам. Наиболее распространенной является формула Шищенко-Бакланова; для скважин глубиной более 1500 м:

Для колонны диаметром …. мм:

Расчет количества цементировочных агрегатов

Число цементировочных агрегатов определяю, исходя из условия получения скорости подъема цементного раствора в кольцевом пространстве у башмака колонны в момент начала продавки (не менее 15 м/с для кондуктора и промежуточных колонн инее менее 1,8 – 2,0 м/с для эксплуатационных колонн); это условие вытекает из предположения, что увеличение скорости движения цементного раствора в затрубном пространстве способствует более полному вытеснению глинистого раствора и замещению его цементным.

Часто ствол скважины искривлен, имеет локальные расширения, а колонна не строго сцементирована в нем. В подобных случаях целесообразно цементный раствор вытеснять из колонны, поддерживая небольшую скорость подъема цементного раствора в затрубном пространстве (ω = 0,1-0,4 м/с). Так же следует поступать и в том случае, если колонна хорошо центрирована, но создать турбулентный режим течения цементного раствора в затрубном пространстве невозможно. Так как продавка почти всегда начинается на высшей скорости (как правило, на IV), то количество агрегатов из условия обеспечения скорости (м. v/c) подъема цементного раствора в затрубном пространстве определяют по формуле:

где Q IV – производительность цементировочного агрегата на IV скорости, м 3 /с.

Выбираем цементировочный агрегат типа ЦА-320М с установленными в его насосе 9Т цилиндровыми 127-мм втулками (с этими втулками можно работать при р_max в конце цементирования). Максимальная производительность при этом 0,9 м 3 /мин при давлении 6,1 МПа.

Для колонны диаметром 127 мм:

n_ц.а = [0,785*1,2*(…. 2 – …. 2 )*1,5/0,09] + 1 = ….(например — 2 агрегата.)