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 Рн_и и внутренних избыточных Рв_и 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; L_о - расстояние от устья до башмака кондуктора; H_о, H_и - 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 Р_НИ – наружное избыточное давление;

Р_Н – наружное давление;

Р_В – 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:

ρ_б = 1800 кг/м³ – плотность бездобавочного тампонажного раствора;

ρ_о = 1520 кг/м³ – плотность облегченного тампонажного раствора;

ρ_бр = 1160 кг/м³ – плотность промывочной жидкости;

ρ_пр = 1140 кг/м³ – плотность продавочной жидкости;

ρ_пор = 1030 кг/м³ – плотность поровой жидкости;

ρ_ж = 1140 кг/м³ – плотность испытательной жидкости;

h = 550 (557) м;

L = 1988 (2058) м;

L_o = 700 (711) м;

L' = 1728 (1783) м;

Н_о = 750 (767) м;

Н_и = 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 = 1,1Р_у.

МПа.

МПа.

Строим эпюры избыточных наружных и внутренних давлений. По максимальным значениям строим обобщенные эпюры Р_НИ и Р_ВИ. 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 Р_КР – критическое давление для обсадных труб по ГОСТ 632-80, МПа;

Р_Т – 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;

Q_Т – 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 ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: