|
Расчет обсадных колонн на прочность.
Целью расчета обсадных колонн на прочность является проектирование равнопрочной колонны по всему интервалу крепления. Методика расчета обсадных колонн сводится к определению наружных избыточных Рни и внутренних избыточных Рви давлений, а также растягивающих нагрузок Q. На основании исходных и расчетных данных определяем схемы расположения технических жидкостей (цементного камня) внутри и за колонной на различных этапах строительства и эксплуатации скважины.
а) б) в) Рисунок 4.1. – Схемы расположения технических жидкостей (цементного камня) на моменты: а) окончание цементирования, б) освоение снижением уровня, в) испытание на герметичность снижением уровня. Условные обозначения: h – расстояние от устья до уровня облегченного тампонажного раствора (цементного камня); L' – расстояние от устья до уровня бездобавочного тампонажного раствора (цементного камня); L - расстояние от устья до башмака эксплуатационной колонны; Lо - расстояние от устья до башмака кондуктора; Hо, Hи - расстояние от устья до уровня жидкости в колонне при освоении и испытании на герметичность снижением уровня соответственно.
Основные формулы, необходимые для расчета наружных избыточных давлений: , (4.1.) , (4.2.) . (4.3.) где РНИ – наружное избыточное давление; РН – наружное давление; РВ – внутреннее давление; ρ – плотность промывочной, продавочной, испытательной, поровой жидкости и тампонажного раствора; g – ускорение свободного падения; h – высота столба промывочной, продавочной, испытательной, поровой жидкости и тампонажного раствора. Расчет: Необходимые данные: ρб = 1800 кг/м3 – плотность бездобавочного тампонажного раствора; ρо = 1520 кг/м3 – плотность облегченного тампонажного раствора; ρбр = 1160 кг/м3 – плотность промывочной жидкости; ρпр = 1140 кг/м3 – плотность продавочной жидкости; ρпор = 1030 кг/м3 – плотность поровой жидкости; ρж = 1140 кг/м3 – плотность испытательной жидкости; h = 550 (557) м; L = 1988 (2058) м; Lo = 700 (711) м; L' = 1728 (1783) м; Но = 750 (767) м; Ни = 800 (818) м. Примечание: в скобках дана глубина скважины по стволу. 1. Окончание цементирования. МПа. МПа. 2. Освоение снижением уровня. МПа. МПа. 3. Испытание на герметичность снижением уровня. МПа. МПа. Рассчитываем . Испытание на герметичность в один прием без пакера. Для колонны мм, минимально необходимое избыточное внутреннее устьевое давление при испытании на герметичность МПа, а наибольшее избыточное давление на устье в эксплуатационной колонне после освоения скважины МПа (данные таблицы 1.8.), так как 1,1 > , то = 1,1Ру. МПа. МПа. Строим эпюры избыточных наружных и внутренних давлений. По максимальным значениям строим обобщенные эпюры РНИ и РВИ. Для построения эпюры избыточных давлений на вертикальной оси откладывают значения глубин по стволу скважины, а в горизонтальном направлении значения давлений, определенных по значениям вертикальных проекций (рисунок 4.2.). Проверяем выбранную эксплуатационную колонну на прочность. Для этого проверяем следующие условия: 1. на смятие ; (4.4.) 2. на разрыв ; (4.5.) 3. на растяжение . (4.6.) где РКР – критическое давление для обсадных труб по ГОСТ 632-80, МПа; РТ – внутреннее давление, при котором напряжения в теле трубы по ГОСТ 632-80 достигают предела текучести, МПа; [Р] – допустимая растягивающая нагрузка для обсадных труб по ГОСТ 632-80, кН; п1 – коэффициент запаса прочности на наружное избыточное давление; п2 - коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление; Q – вес секции обсадных труб, кН. Принимаем длину первой секции по стволу на 58 метров выше кровли эксплуатационного пласта мощностью 65 метров с учетом зумпфа (50 метров) м. МПа, МПа. Выбираем обсадные трубы типа ОТТМ «А» группы прочности «Д» с толщиной стенки 7 мм, для которых МПа, МПа, , . Проверяем выбранные трубы на выполнение условий (4.4.), (4.5.): ; - условие (4.4.) выполняется; ; - условие (4.5.) выполняется. Определяем вес первой секции: кН. Для данных труб с данной толщиной стенки [Р1] = 931 кН при п3 = 1,25. проверяем условие (4.6.). - условие выполняется. Выбранные трубы подходят. На уровне верхнего конца первой секции на глубине 1885 м. МПа. Этому давлению при соответствуют трубы типа ОТТМ «А» группы прочности Д с толщиной стенки 7 мм, для которых МПа. Внутреннее избыточное давление на данной глубине равно МПа. Для данных труб МПа, . Определяем для труб второй секции по формуле для условий двухстороннего нагружения, с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса первой секции. , (4.7.) где Q1 – осевая растягивающая нагрузка на трубу от предыдущей секции; QТ – растягивающая нагрузка, при которой напряжение в теле трубы достигает предела текучести. МПа. Проверяем выбранные трубы на выполнение условий (4.4.), (4.5.): ; - условие (4.4.) выполняется; ; - условие (4.5.) выполняется. Длину второй секции определим по формуле: (4.8.) где [Р2] = 931 кН при п3 = 1,25, кН, q2 = 0,245 кН. м. Так как величина l2 оказалась больше оставшейся глубины скважины, то принимаем длину второй секции м. Определяем вес второй секции: кН. Проверяем условие (4.6.). - условие выполняется. Выбранные трубы подходят. Таким образом принимаем эксплуатационную колонну односекционной и находим ее общий вес кН. Проверяем условие (4.6.). - условие выполняется. Выбранные трубы подходят. Результаты расчетов сводятся в таблице 4.1.
Таблица 4.1. Конструкция экплуатационной колонны.
Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|