calculul compozitiilor de cimentare si a cimentarilor primare

8/19/2019 Calculul Compozitiilor de Cimentare Si a Cimentarilor Primare

1/22

CALCULUL COMPOZITIILOR DE CIMENTARE SI A CIMENTARILOR PRIMARE

Cercetarile efectuate de-a lungul timpului in legatura cu cimentarea coloanelor unei sonde depetrol sau gaze au pus in evidenta atat factorii de natura tehnologica, care pot conduce la reusita uneicimentari primare, cat si proprietatile materialului liant, de ale carui caracteristici zico-chimice dar

mai ales combinatii cu alti aditivi, depinde ca cimentarea sa corespunda celor mai multe cerinte decalitate.

In practica cimentarii sondelor, liantul mineral cu cea mai larga utilizare este cimentul Portland.In santierele din Romania se intrebuinteaza doua tipuri de astfel de ciment: S , in sonde cu adancimide pana la .!"# m, si S $-RS, in sonde pana la $.%"#&$."## m. 'cest ultim tip, printr-o aditivarecorespunzatoare, poate folosit si la adancimi mai mari, el permitand obtinerea unei mari diversitatide paste de ciment.

( cimentare se considera reusita atunci cand pasta de ciment inlocuieste complet )uidul defora* din spatiul inelar si formeaza, dupa prizare si intarire, un inel de ciment uniform, rezistent,impermeabil, cu o buna aderenta la coloana si la rocile din peretii sondei.

1 Metodica de proiectare a cimentarii

Prin cimentari de sonda se intelege o categorie foarte larga de materiale liante, n macinate,care pompate sub forma unor suspensii stabile in sonde, se intaresc si capata proprietatile zico-mecanice dorite: rezistenta mecanica si anticoroziva, aderenta la burlane si roci, impermeabilitate,rezilienta.

Suspensiile respective, numite in continuare paste de ciment, trebuie sa aiba o densitatedeterminata, potrivit conditiilor din sonda, sa ramana pompabile si stabile o perioada su cienta detimp, necesara plasarii lor in zona ce intereseaza. +upa lasarea in repaus, ele trebuie sa se intareasca

cat mai repede, pentru a putea continua lucrarile in sonda.

+atorita conditiilor foarte diverse de mediu, presiune, temperatura, tehnologie de cimentare,e ploatare, dar si din motive economice, s-a elaborat o mare varietate de cimenturi si paste, de la celepreparate doar cu ciment obisnuit Portland , pana la amestecuri liante fara ciment sau transformarea)uidului de fora* in compozitie de consolidare si izolare.

Cimentarea reprezinta, de fapt, operatia de plasare a unei paste liante, uzual preparata dinciment cu apa, in spatiul inelar al coloanelor de burlane. Scopul urmarit prin cimentare este multiplu:

• Prin cimentarea spatiului inelar, burlanele sunt solidarizate de peretii gaurii de sonda. Ca

urmare, coloanele tubate sunt capabile sa preia sarcinile a iale create de greutatea proprie, degreutatea lainerelor si a coloanelor agatate de ele, de presiunea e ercitata in prevenitoare sau in capulde eruptie, daca sonda este inchisa sub presiune, de variatiile de presiune si temperatura. Se mareste,intr-o oarecare masura, capacitatea portanta a coloanelor la presiune e terioara sau interioara. Seevita desurubarea burlanelor si se amortizeaza socurile cand in interiorul lor se roteste garnitura defora*.


2/22

• Prin etansarea spatiului inelar, burlanele sunt prote*ate in e terior de actiunea agresiva aapelor subterane mineralizate.

'ceste deziderate sunt indeplinite in totalitate numai daca noroiul a)at in spatiul inelar ceurmeaza sa e cimentat este complet inlocuit si se formeaza un inel de ciment uniform, rezistent si

impermeabil, aderent atat la burlane, cat si la rocile din *ur. 'ltminteri, cimentarea este mai mult saumai putin reusita.

In sonde se efectueaza cimentari si in alte scopuri: combaterea pierderilor de noroi in stratelesurate sau cu porozitate mare, repararea unei cimentari nereusite sau coloane sparte, impiedicarea

apei si a gazelor sa patrunda in sonda impreuna cu petrolul, abandonarea unei portiuni sau a intregiisonde, formarea unui dop de spri*in, impermeabilizarea si consolidarea rocilor din *ur.

Cimentarile efectuate imediat dupa introducerea coloanelor de burlane, uneori si celeefectuate in gaura netubata pentru a combate pierderile de noroi sau manifestarile eruptive, senumesc cimentari primare. Cimentarile de remediere, cele pentru retragerea de la un strat epuizat sauinundat, de izolare a unui strat cu gaze sunt considerate cimentari secundare. 'cestea din urma sunte ecutate de obicei in cursul e ploatarii sondei.

/a noi, asa cum s-a mentionat, se utilizeaza in practica doar paste de ciment preparate cuciment Portland, cu si fara adaosuri minerale, de aceea , vor prezentate cerintele formulate prafuluide ciment Portland si comportarea acestuia in timpul formarii pietrei de ciment, precum si proprietatileimpuse in faza initiala de preparare pentru pasta de ciment.

Cimentul Portland este un amestec n macinat de materiale cu o compozitie chimico-mineralogica bine stabilita. 0ateriile prime, respectiv calcarul si argila, sunt concasate, amestecate,macinate sub ## 1m si calcinate in cuptoare rotative inclinate, dupa un anumit regim, pana latemperatura de vitri ere de .%##& ."##2C. In acest amestec, calcarul este donatorul de o id de

calciu, iar argila cedeaza o id de siliciu, aluminiu si er. Se formeaza astfel o serie de mineralearti ciale, rar intalnite in natura, care au activitate chimica ridicata si capacitate lianta in amestec cuapa. Produsul rezultat in urma arderii se numeste clincher si dupa racire este remacinat impreuna cuun procent de 3&45 gips, adaugat pentru reglarea prizarii. Se obtine astfel praful de ciment Portland.

Se poate concluziona ca, proprietatile cimentului Portland sunt determinate in cea mai mareparte de mineralele importante care se formeaza in urma clincherizarii. 6n ciment bun trebuie sacontina suma mineralelor silicioase in proportie de 4"&!#5, iar pe cea a mineralelor aluminoase de$#&$"5.

'stfel cimentul tip S are o rezistenta redusa la coroziunea sulfatica, poseda o viteza mare de

hidratare si prizare, si o rezistenta initiala marita. Se foloseste, datorita acestui mod de comportare, lacimentarea intervalelor cu temperaturi mici si moderate.

Cel de-al doilea tip de ciment, S $-RS, are o priza mai lenta, rezistenta initiala mai scazuta, obuna rezistenta la coroziunea sulfatica, de aceea poate folosit pentru cimentari de coloane introdusela adancimi mai mari de $.### m.


3/22

7ste evident ca, cimentul se hidrateaza mai repede atunci cand suprafata speci ca acimentului Portland este mai mare, iar pasta obtinuta este mai stabila.

". . Proprietatile pastei de ciment

•

+ensitatea

+in simplul amestec apa-ciment rezulta paste de ciment stabile cu densitatea intre .4"#&.8"# 9g m 3 , corespunzatoare unui factor apa-ciment cuprins intre #,"!,%#, considerandu-se

densitarea cimentului praf 3. ##&3. "# 9g m 3 . /a densitati mai scazute, pastele sunt instabile, iar ladensitati mai mari devin prea vascoase. 'cest domeniu poate largit, daca se folosesc diverseadaosuri, in mod practic, densitatea pastelor liante ind intre . ##&$."## 9g m 3 .

Pentru a realiza o buna dezlocuire a noroiului se recomanda ca pasta sa aiba densitatea cu ##pana la 3## 9g m 3 mai mare decat a noroiului.

• Stabilitatea

'mestecurile liante dispersate, eterogene, au diferente de densitate intre fazele componente sideci tendinta de separare a acestora: particulele solide coboara iar apa se ridica. 'ceasta instabilitateeste accentuata la amestecurile cu un factor apa-ciment mare, cand cimentul este macinat grosier saucand sunt prezente particule solide inerte. Separarea fazelor depinde de asemenea de hidro litateaparticulelor solide, de prezenta in amestec a unor adaosuri care imbunatateste stabilitatea sau o potinrautati.

• Capacitatea de ltrare

Pierderea unei cantitati de apa libera din pasta de ciment, printr-un perete permeabil, caurmare a diferentei de presiune, se numeste ltrare.

;iteza de ltrare creste cu permeabilitatea mediului ltrant, cu diferenta de presiune, cufactorul apa-solid si, in prima faza de hidratare, si cu temperatura. Pe masura ce hidratarea cimentuluiavanseaza si apar hidroprodusii de reactie, viteza de ltrare se reduce.

In prezenta turtei de colmatare a noroiului, viteza de ltrare a pastei este relativ redusa, indlimitata de permeabilitatea si grosimea acesteia.

• Proprietatile reologice

'mestecurile apa-ciment si cele cu adaosuri de barita, nisip, cenusa se comporta, din punct devedere reologic, cel putin in faza initiala a prepararii, dupa modelul aele.

;alorile parametrilor reologici depind de compozitia chimico-mineralogica, netea de macinaresi chiar timpul de depozitare a cimentului, de temperatura si presiune, natura si concentratiareactivilor si altor adaosuri, durata si gradul de agitare, modul de preparare.


4/22

Caracteristica pastelor liante o constituie modi carea proprietatilor reologice in timp, carezultat al reactiilor zico-chimice ce se petrec in sistem.

In concluzie, pana la inceputul prizarii, valorile parametrilor reologici cresc usor, dupa carecresterea este rapida si amestecul devine nepompabil.

• ?impul de pompabilitate

?impul de pompabilitate este determinat de viteza de hidratare a mineralelor din ciment,scade cu netea de macinare si creste cu marirea factorului apa-ciment. ;ariatiile de presiune sauintreruperea agitarii, mai ales spre sfarsitul perioadei de testare, pot reduce timpul de pompabilitate.

Reglarea timpului de pompabilitate se face cu a*utorul acceleratorilor sau intarzierilor de priza.

• ?impii de prizare

+eterminarea timpilor de prizare se face in conditii statice si la o temperatura de @#2CA$2C.Prima perioada, in care pasta se comporta ca un )uid ti otrop, valoarea tartei de gel nu se modi casimtitor. In a doua perioada, cand pasta isi pierde )uiditatea si incepe sa se comporte ca un corp solid,rezistenta de gel creste foarte mult.

Prima perioada, pana la aparitia primelor structuri de cristalizare, care nu se mai pot distruge,se de neste in mod conventional timp de inceput de priza, iar a doua perioada, cand intreaga proba setransforma in piatra de ciment, se numeste timp de sfarsit de priza.

.$ Proprietatile pietrei de ciment

• Rezistenta mecanica

+upa plasarea pastei de ciment in spatiul inelar, are loc transformarea acesteia in piatra deciment, prizarea avand loc in conditiile unei compresiuni tria iale, la temperatura si presiunea dinsonda. +upa $&$% ore, rezistenta pietrei a*unge la valori satisfacatoare pentru ma*oritateasolicitarilor la care va supusa.

+eoarece solicitarile din sonda nu reclama valori prea mari ale rezistentei mecanice, s-aufolosit de multe ori, cu rezultate bune, cimentari cu adaosuri ieftine si usoare, dar nu in zona siului saua perforaturilor.

Rezistenta mecanica a pietrei de ciment depinde in mare masura de compozitia chimico-

mineralogica a cimentului, de natura si concentratia adaosurilor si a reactivilor chimici, de netea demacinare a cimentului, de presiune, de factorul apa-ciment.

• Permeabilitatea

Principalul obiectiv urmarit prin cimentare este etansarea spatiului inelar cimentatB acest lucrueste posibil, numai daca permeabilitatea pietrei de ciment este foarte mica, eventual nula.


5/22

Permeabilitatea pietrei creste cu factorul apa-ciment, dar se reduce in timp, cel putin in primaperioada si la temperaturi moderate. Pana la 4#&!#2C permeabilitatea scade, dar la temperaturi maimari valorile ei cresc semni cativ.

• Constanta volumului pietrei de ciment

;olumul aparent al pietrei de ciment nu ramane constant. +aca se produce o micsorare devolum e ista riscul slabirii aderentei pietrei de ciment la teren si coloana sau aparitiei de suri in masapietrei, izolarea spatiului inelar ind compromisa. +aca se produce o marire de volum, care insa, nu areloc cu aparitia de surare in masa pietrei de ciment, etansarea se poate imbunatati.

+in punct de vedere al volumului pietrei de ciment, se poate concluziona ca mentinereaconstanta sau o usoara marire de volum este o cerinta tehnica necesara pentru piatra de ciment sireusita cimentarii.

• Rezistenta la coroziune

+aca la inceput, cei mai multi dintre agentii agresivi accelereaza intarirea, maresc rezistentamecanica si chiar micsoreaza permeabilitatea, in timp, au loc procese comple e de dizolvare si spalarea constituentilor liantiB permeabilitatea pietrei creste, iar rezistenta mecanica scade treptat,a*ungandu-se chiar la distrugerea completa a pietrei de ciment.

;iteza cu care se produce coroziunea pietrei de ciment depinde de tipul cimentului, gradul deintarire din momentul contactului cu agentii agresivi, natura, concentratia si simultaneitatea in actiunea acestora, temperatura, presiunea, p -ul, permeabilitatea si grosimea inelului de ciment si starea desolicitare mecanica.

• 'derenta la roca si coloana de burlane

In timpul prizarii si intaririi pastei de ciment se formeaza legaturi intercristaline intre ciment-roca si ciment-metal. +aca aceasta aderenta nu este etansa, prin interspatiile respective pot circula)uide sau gaze. 'ceasta aderenta se poate evalua prin doua metode: mecanic si hidraulic.

'derenta mecanica se coreleaza cu rezistenta pietrei de ciment, este in)uentata de aceeasifactori, dar depinde si de starea de rugozitate a suprafetelor in contact, prezenta mufelor, marimeasarcinilor normale pe suprafete.

'derenta hidraulica, masurata cu apa sau azot, nu se coreleaza cu rezistenta pietrei, dardepinde in mare masura de natura suprafetelor.

.3 Calculul cimentarii

(rice operatie de cimentare presupune stabilirea, adeseori prin proiectul sondei, a parametriloracesteia: intervalul si metoda de cimentare, compozitia si proprietatile pastei, cantitatile de ciment,reactivi si adaosuri, volumul de apa pentru preparare, volumul si natura )uidului separator, volumulnoroiului de refulare, regimul de pompare si durata operatiei, tipul si numarul agregatelor decimentare, caracteristicile echipamentelor au iliare necesare.


6/22

'cesti parametri depind de: genul operatiei, tipul coloanei de burlane, tehnologia, materialelesi mi*loacele disponibile, constructia sondei, natura si proprietatile )uidului din sonda, temperatura,litologia, natura si presiunea )uidelor din porii rocilor izolate, presiunea de surare a formatiunilor.

Drecvent, se folosesc doua tipuri de pasta: prima transa cu densitatea mai redusa pe seama

unor adaosuri usoare, iar a doua transa care izoleaza zona siului si eventualele strate productive, dinciment curat.

Intervalele cimentate, natura si densitatea pastelor, chiar si metoda de cimentare, suntpreconizate in programul de constructie al sondei, dar, uneori, ele trebuie adaptate la mi*loaceledisponibile si conditiile geologo-tehnice concrete.

?ipul cimentului, natura si concentratia aditivilor se stabilesc in conformitate cu temperaturadin sonda, litologia rocilor, prezenta apelor corozive si densitatea necesara.

Pentru o buna dezlocuire a noroiului din spatiul inelar se recomanda ca densitatea minima apastei sa e:

ρp,min E ρnF ##&3## 9g m 3

in care: ρn reprezinta densitatea noroiului.

Gegli*and caderile de presiune din spatiul inelar, densitatea ma ima a pastei va :

$

in care: H s reprezinta gradientul presiunii de surare minimB

S adancimea stratuluiB

adancimea de tubareB

c inaltimea de cimentareB

g acceleratia gravitationala.

;olumul de pasta se determina cu urmatoarea relatie:

3

in care: + g reprezinta diametrul mediu al gaurii de sondaB

+ diametrul e terior al coloaneiB


7/22

d diametrul interior al burlanelor de sub inelul de retinereB

h inaltimea inelului de retinere a dopurilor fata de siul coloanei.

Prin de nitie, coe cientul de cavernometrie J K , unde + S este diametrul sapei.Coe cientul J variaza in limite foarte largi, in functie de stabilitatea rocilor din peretii sondei: , &$,In zona de*a tubata, in locul lui + g , se ia diametrul interior al coloanei respective.

+aca diametrul coloanei si cel al sondei nu sunt constante, volumul pastei se calculeaza prininsumare pe portiuni.

Cantitatile de materiale

+upa ce s-a stabilit si testat in laborator reteta de pasta, se determina cantitatile de ciment,adaosuri, reactivi si apa necesare prepararii unui volum unitar de pasta.

Cantitatea unitara de ciment pentru simplul amestec apa-ciment va :

%

in care: ρc reprezinta densitatea cimentului prafB ρ cK3. ##&3.$## 9g m 3 B

ρ a densitatea apeiB ρa K .### 9g m 3 B

ρp densitatea pastei de ciment.

;olumul unitar de apa este:

"

Dactorul apa-ciment va :

@

Cantitatea totala de ciment praf este data de relatia:

m cK9 $L; pLMc 4

;olumul total de apa va :


8/22

; a K 9 $L; pLva !

in care: 9 $ reprezinta coe cientul ce ia in considerare eventualele pierderi de pasta in strate, pierderilede ciment si chiar de pasta de preparareB 9 $K ,##& , #.

;olumul noroiului de refulare este dat de relatia:

; nr K9 3 L' i L -h 8

in care: 9 3 reprezinta un coe cient ce tine seama de compresibilitatea noroiului datorita

aerariiB 9 3K ,# & , #.

' i aria sectiunii transversale in interiorul coloanei:

#

unde: t m reprezinta grosimea medie de perete a coloanei:

Gumarul de autocontainere este dat de relatia:

$

in care: m ac reprezinta capacitatea unui autocontainer.

Gumarul de agregate de cimentare este:

3

;olumul interior al coloanei va :

; i,col K' i L %

+ebitul real al agregatului este dat de relatia:

N ag,real K η v LNag "


9/22

in care: η v reprezinta randamentul volumic al agregatului.

In acest caz debitul de pompare al pastei va :

N pK$LNag,real @

+aca pasta este asimilata cu un )uid binghamian se calculeaza numarul edstrom in spatiulinelar, cu relatia:

4

in care: τo,p reprezinta tensiunea dinamica de forfecare a pasteiB

η pl,p vascozitatea plastica a pastei.

;iteza medie critica, la care curgerea devine turbulenta, este:

!

in care: R ecr reprezinta numarul ReOnolds de tranzitie de la curgerea laminara la cea turbulenta.

+ebitul critic de noroi se determina astfel:

N nKN cr K' en Lvcr 8

in care: ' en reprezinta aria sectiunii transversale in spatiul inelar netubat si este data de relatia:

$#

Caderile de presiune pe lungimea l sunt calculate cu formula +arcO->eissbach, astfel:

$

in care: d ech reprezinta diametrul echivalentB d ech K+ e,med -+B

λ - coe cient de rezistenta hidraulicaB λK λ Re , < i B


10/22

cu: si

;iteza de curgere in interiorul coloanei este:

- pentru pasta:

$$

- pentru )uidul de refulare:

$3

;iteza de curgere in e teriorul coloanei este:

- pentru pasta:

$%

- pentru )uidul de refulare:

$"

+eoarece se negli*eaza caderile de presiune locale, pentru spatiul inelar se admite un diametrumediu, iar aria se calculeaza ca o medie ponderata a ariilor pe intervalul tubat si pe cel netubat astfel:

$@

unde: i reprezinta adancimea de tubare a coloanei intermediareB

+ i,in diametrul interior al coloanei intermediareB

si


11/22

$4

in care: ' et reprezinta aria sectiunii transversale in spatiul inelar tubat si are relatia:

$!

Pentru calculul caderilor de presiune in manifoldul de refulare se foloseste relatia urmatoare,considerand doua conducte colectoare pana la capul de cimentare:

$8

+urata operatiei de cimentare se stabileste cu relatia:

3#

In care, cele " minute adaugate sunt necesare pentru spalarea liniilor, schimbarea legaturilor,lansarea celui de-al doilea dop, operatii e ecutate inainte de a pompa noroiul de refulare.

?impul de pompabilitate al pastei va :

? p,min K ,"L? c

3

? p,ma K ,"L? p,min

2 Proiectarea cimentarii coloanelor la sonda A Oprisenesti

(peratia de cimentare se va e ecuta separat, pe ecare coloana in parte si se vor determinaurmatoarele: intervalul de cimentare, compozitia si proprietatile pastei, cantitatile de ciment, reactivi siadaosuri, volumul de apa pentru preparare, regimul de pompare si durata operatiei, tipul si numarulagregatelor de cimentare.

$. Cimentarea coloanei de suprafata

Pentru calculul cimentarii coloanei de suprafata se cunosc urmatoarele date:

- +iametrul e terior al coloanei: +K8 " ! inK$%%," mmB


12/22


13/22

Cantitatea totala de ciment praf este data de relatia 4 :

Conform relatiei ! volumul total de apa va :

;olumul noroiului de refulare este dat de relatia 8 :

; nr K ,#3L#,#38%@L $##-$# K4,3 m 3

in care aria sectiunii transversale in interiorul coloanei se determina cu relatia # :

si grosimea medie de perete cu relatia :

Gumarul de autocontainere 'PC- # cu capacitatea de #.### 9g se stabileste conform relatiei

$ astfel:

Gumarul de agregate este dat de relatia 3 :

3.$.$ Cimentarea coloanei de e ploatare

Pentru calculul cimentarii coloanei de e ploatare se cunosc urmatoarele date:

- +iametrul e terior al coloanei: +K4 inK 44,! mmB

- +iametrul interior al coloanei: dK 38,4 mmB

- 'dancimea de tubare: K .@@% mB


14/22

- +iametrul sapei: + sK$ ",8 mmB

- Inaltimea de cimentare: cK .@@% mB

- +ensitatea noroiului: ρnK . ## 9g m 3 B

- +ensitatea cimentului: ρcK3. "# 9g m 3 B

- 'dancimea de montare a niplului de la siu: hK$# mB

- Coe cientul de cavernometrie: 9 K ,$#B

- Coe cientul de pierderi: 9 $K ,#"B

- Coe cientul de compresibilitate al noroiului: 9 3K ,#3B

- radientul de surare minim: H s K ,@" bar # mB

- 'dancimea stratului: SK .%"# m.

+ensitatea minima a pastei, potrivit relatiei este:

ρp,min K ##F$##K 3## 9g m 3

+ensitatea ma ima a pastei se determina cu relatia $ , negli*and caderile de presiune dinspatiul inelar:

Prin urmare, Q .3##B $. "# 9g m 3 . Se va folosi o pasta normala preparata din apa siciment S $ , cu densitatea ρpK .!## 9g m 3 . ;ascozitatea plastica a pastei va : η pl,p K%@CPK%@L #- 3 GLs m$ si tensiunea dinamica de forfecare τ#,p K % G m $ B iar pentru )uidul de fora* vomavea: η pl,p K "CPK "L # -3 GLs m$ si τ#,n K4 G m $ .

;olumul de pasta de ciment este dat de relatia 3 :

in care: + gK #,$ "8K#,$3@ m


15/22

+in relatia % se determina cantitatea unitara de ciment:

;olumul de apa este dat de relatia " :

Conform relatiei @ se stabileste factorul apa-ciment:

Cantitatea totala de ciment praf rezulta din relatia 4 :

m cK ,#" 3$ 4$,#8K38.3!$ 9g T %# tone

;olumul total de apa este dat de relatia ! :

; a K ,#" 3$ #,@$48K$ m 3

;olumul noroiului de refulare se stabileste conform relatiei 8 astfel:

; nr K ,#3L#,#$ 3%L @@%-$# K3@, % m 3

in care aria sectiunii transversale in interiorul coloanei este data de relatia # , iar grosimea medie deperete de relatia :

Gumarul de autocontainere 'PC- # cu capacitatea de #.### 9g este dat de relatia $ :


16/22

Cu a*utorul relatiei 3 se stabileste numarul de agregate de cimentare 'CD-4## echipate cuplungere de ## mm si cu un randament volumic de !#5. In tabelul nr. 3. sunt prezentateperformantele agregatului 'CD-4## la vitezele a ;I-a si a ;II-a.

?abelul nr.

Performantele agregatului 'CD-4## la vitezele a ;I-a si a ;II-a

Viteza Debitul a gregatului Debitul real al agregatului Presiunea agregatului- l/min l/min bar

VI 555 444 160VII 753 602,4 120

;olumul interior al coloanei este dat de relatia % :

; i,col K#,#$ 3% @@%K3@ m3

+ebitul de pompare al noroiului se poate stabili astfel incat miscarea pastei de ciment inspatiul inelar sa e turbulenta. +in relatia " se determina debitul real al agregatului:

'stfel, debitul de pompare al pastei este dat de relatia @ :

In acest caz, numarul edstrom pentru miscarea pastei in spatiul inelar netubat se calculeazacu relatia 4 :

In functie de numarul edstrom se citeste numarul ReOnolds de tranzitie de la curgerealaminara la cea turbulenta:

Re crt K4 ##

;iteza critica se determina din relatia ! astfel:


17/22

+ebitul de noroi va dat de relatia 8 :

N nK#,# 4! $,$!4K#,#%#43 m 3 sK%#,43 l s

in care aria sectiunii transversale in spatiul inelar netubat este data de relatia 3.$# :

+eoarece debitul de noroi este mult prea mare, pentru asigurarea unui regim corespunzator selimiteaza viteza critica la v cr K m s si rezulta astfel debitul de noroi:

N nK#, 4! K 4,! l s T $# l s

Se admite in continuare ca pasta de ciment cu volumul ; pK3$ m 3 se pompeaza cu un debitNpK$# l s un singur agregat B iar noroiul de refulare cu volumul ; nr K3@, % m 3 se pompeaza cu un debitNnr K$# l s un agregat .

;iteza de curgere in interiorul coloanei:

• pentru pasta se determina cu relatia $$ :

• pentru )uidul de refulare se determina cu relatia $3 :

;iteza de curgere in e teriorul coloanei:

• pentru pasta se determina cu relatia $% :

• pentru )uidul de refulare se determina cu relatia $" :


18/22

+iametrul mediu este dat de relatia $@ :

+in relatia $4 se determina aria calculata ca o medie ponderata a ariilor pe intervalul tubat sipe cel netubat:

in care aria sectiunii transversale in spatiul inelar tubat s-a calculat cu relatia $! astfel:

Caderile de presiune in manifoldul de refulare se determina folosind relatia $8 astfel:

• pentru pasta:

• pentru )uidul de refulare:

In continuare se calculeaza R e , < i, si λ pentru noroiul de refulare si pentru pasta de ciment, iar

valorile obtinute se vor trece in tabelul nr. $.

+iametrul echivalent pentru curgerea )uidelor prin conducte este:

d ech K + iK #, 384 m

+iametrul echivalent pentru curgerea )uidelor prin spatiul inelar este:


19/22

d ech K+ e,med +K$3 44,!K"3,$ mmK#,#"3$ m

?abelul nr. $

Caracteristicile reologice ale )uidului de fora* si ale pastei de ciment

Debitul l/s 20Spatiul - interi r e!teri r Viteza m/s 0,"37 0,127

#lui$ $e % ra&

' e 165(7 5((7) i 36,"2 43,66

regim turbulent laminar λ 0,024 0,0"5

pm 1,(

Pasta $e*iment

' e 77(" 2765

) i 24,0( 2(,47regim laminar laminar

λ 0,041 0,15 pm 2,5

In cele ce urmeaza se vor calcula doar presiunea de pompare, la agregate si la capul decimentare si cea din spatiul inelar in dreptul stratului surabil, iar valorile obtinute sunt prezentate intabelul nr. 3.

?abelul nr. 3

Presiunea de pompare, la agregate, la capul de cimentare si cea din dreptul

stratului surabil

+ mentul Debitul

ungimi $e %lui$e Presiunea

ln l p n p$e

p mparela *apul* l anei

In $reptulstratului%isurabil

- l/s m m m m bar bar bar 1.In*epe p mparea

pastei $e *iment20 1664 0 1664 0 22,1 21,5 270,2

2.S%arsitul p mparii pastei $e *iment 20 476 1664 1664 0 2,5 0 270,2

3.In*epe p mparean r iului $e *imentare 20 476 1664 1664 0 1,( 0 271,6

4.Pasta $e *imenta&unge la siu 20 476 1664 1664 0 1,( 0 271,6

S%arsitul peratiei $e 20 1640 20 0 1664 (4,3 (0,( 30",7


20/22

*imentare

+urata operatiei de cimentare care incepe odata cu prepararea si pomparea pastei de cimenteste data de relatia 3# :

?impul de pompabilitate al pastei se calculeaza cu relatia 3 :

In gurile urmatoare sunt ilustrate variatia debitului, a presiunii de pompare si a presiunii indreptul stratului surabil.


21/22


22/22

http: ===.scrigroup.com geogra e geologie C'/C6/6/-C(0P(UI?II/(R-+7-CI07@%@"$.php

calculul compozitiilor de cimentare si a cimentarilor primare

Documents