2. Расчёт обсадной колонны
Основными расчётами обсадных колонн, являются расчёты на наружное и внутреннее избыточное давление и расчёт на растяжение.
Расчёт на внутреннее давление действующее на колонну.
Определим давление на устье при условии, что скважина заполнена пластовой жидкостью:
.
Определим давление опрессовки на забое:
.
Где - опрессовочное давление на устье скважины.
Определим давление в конце эксплуатации:
.
Построим график внутренних давлений.
Рисунок 3. График внутренних давлений.
Расчёт на наружное давление действующее на обсадную колонну.
В не зацементированном интервале заполненным промывочной жидкостью, наружное давление определяется, как гидростатическое от столба промывочной жидкости.
.
В зацементированном интервале до затвердевания цемента, давление определяется по давлению столба промывочной жидкости и цементного раствора.
.
В случае когда обсадная колонна зацементирована разной плотности, то допускается использовать среднюю плотность раствора с учётом длины каждого интервала.
.
Отсюда получим наружное давление до затвердевания цемента:
.
Определим наружное давление после затвердения цемента:
,
где - гидростатическое давление столба промывочной жидкости; - гидростатическое давление жидкости содержащейся в порах затвердевшего цемента.
Построим график наружных давлений.
Рисунок 4. График наружных давлений.
Определим внутренние избыточные давления действующие на обсадную колонну
В общем случае внутренние давления определяются как разность внутренних и наружных давлений на один и тот же момент времени, когда внутреннее давление в колонне достигает максимальных значений. Как правило это бывает при опрессовке обсадной колонны. Избыточное давление определяется для характерных точек, а распределение давления между ними принимается линейно.
По графику 3 и 4 определим характерные точки:
При определении внутреннего избыточного давления в продуктивной зоне пласта вне осложнённых условий, вводится коэффициент разгрузки цементного кольца – К. Это обусловлено допущениями которые приняты при составлении методики расчёта. Для обсадных колонн диаметром 146 мм, К=0,25.
Определим наружные избыточные давления
Наружные избыточные давления определяются как разность наружных и внутренних давлений на момент когда они достигают максимальных значений. Как правило это относится к моменту эксплуатации скважины. Избыточное давление определяются для характерных точек, а распределение давления между ними принимается линейно.
При определении наружного избыточного давления в продуктивной зоне пласта вне осложнённых условий, вводится коэффициент разгрузки цементного кольца – К. Для обсадных колонн диаметром 146 мм, К=0,25.
Построим график внутренних и наружных избыточных давлений.
Рисунок 5. График наружных и внутренних избыточных давлений.
Рассчитаем обсадную колонну
Расчёт начинаем снизу вверх подбирая колонну исходя из расчёта на наружное давление и проверяем полученные данные расчётами на внутреннее давление и растяжение.
Выбираем трубы из [2], для 1 секции d=146мм, =7,7мм, []=24,3 МПа, []=35МПа, []=1254кН, q=0,265кН, группы прочности Д, где
d- диаметр обсадной колонны;
- толщина стенки обсадной трубы;
[] – допустимое сминающее давление;
[] – допустимое внутреннее давление при котором возникает предел текучести материала трубы;
[] – допустимая страгивающая нагрузка определённая по формуле Яковлева
q – вес одного погонного метра трубы.
Рассчитаем на смятие нижнюю трубу первой секции
Основой расчёта является следующее уравнение:
,
где - коэффициенты запаса прочности на смятие, соответственно рассчитанной и допускаемой;
- расчётное сминающее давление в сечении z по длине обсадной колонны.
Из [3] получим, что в интервалах продуктивных пластов , в зависимости от устойчивости коллектора, примем . В остальных интервалах .
.
Определим длину первой секции: .
Определим вес первой секции: .
Рассчитаем на разрыв от внутреннего давления верхнюю трубу первой секции
Определим по графику 4 внутреннее избыточное давление на глубине.
Основой расчёта является следующее уравнение:
где - коэффициенты запаса прочности, соответственно рассчитанный и допускаемый, [3],
внутреннее избыточное давление в сечении колонны z.
В интервале где на колонну действуют совместные (сжимающие и растягивающие) нагрузки должно выполнятся следующее условие:
Проверим нижнюю трубу второй секции на действие совместных нагрузок
условие выполняется.
Выбираем трубы для второй секции: d=146мм, =7,7мм, []=24,3МПа, []=35МПа, []=1254кН, q=0,256кН, группы прочности Д.
Проверим нижнюю трубу второй секции на растяжение от веса первой секции
В основе расчёта используется уравнение:
, где [np] и np допустимый и расчётный коэффициенты запаса прочности на растяжение, из [3] [np]=1,3.
, условие выполняется.
Рассчитаем на смятие нижнюю трубу второй секции.
Для определения длины второй секции подбираем трубы для третьей секции: d=146мм, =7,0мм, []=20.3МПа, []=31,8МПа, []=1136кН, q=0,243кН, группы прочности Д.
Рассчитаем на смятие нижнюю трубу третьей секции
Глубину спуска третьей секции определим из графика 4.
Определим длину второй секции:
Определим вес второй секции:
Расчёт на разрыв от внутреннего давления верхней трубы второй секции
Определим по графику 5 внутреннее избыточное давление на глубине L=2018м.
Проверим нижнюю трубу третьей секции на действие совместных нагрузок
Проверим нижнюю трубу третьей секции на растяжение от веса первой и второй секции
условие выполняется.
Определим допустимую длину третьей секции:
Следовательно, третья секция может быть применена до устья.
Проверим верхнюю трубу третьей секции на разрыв от внутреннего давления
Определим по графику 5 внутреннее избыточное давление на глубине L=0 м.
Проверим верхнюю трубу третьей секции на растяжение от веса первой и второй секции:
Определим вес третьей секции:
условие выполняется.
Таблица 2.1.
№ секции | Длина, Li, м | Группа проч-ности | Толщина стенки, мм | Вес погонного метра, кН | Вес секции, кН | Фактические | ||
nсм | nв | np | ||||||
1 | 160 | Д | 7,7 | 0,265 | 42,4 | 1,16 | 4,6 | 29,5 |
2 | 640 | Д | 7,7 | 0,265 | 170 | 1,2 | 3,7 | 5,3 |
3 | 1900 | Д | 7,0 | 0,243 | 461,7 | 1,19 | 2,5 | 1,69 |
3.Обоснование состава технологической оснастки компоновки ОК
Таблица 3.1.
Номер в по- рядке спуска | Наименование, шифр,типоразмер | Наружный диаметр,мм | Внутренний диаметр, мм | Длина (высота), мм | Масса, кг | Количество, шт |
Направление | ||||||
1 | Башмак Б-324 | 351 | 308 | 350 | 60 | 1 |
Кондуктор | ||||||
1 | Башмак БК-245 | 270 | 120 | 413 | 57 | 1 |
2 | Центратор ЦЦ-245/295-320-1 | 370 | 247 | 680 | 16,8 | 5 |
3 | Обратный клапан ЦКОД-245-2 | 270 | - | 365 | 57 | 1 |
Эксплуатационная колонна | ||||||
1 | Башмак БК-146 | 166 | 70 | 334 | 22 | 1 |
2 | Обратный клапан ЦКОД-146-1 | 166 | - | 350 | 19,8 | 1 |
3 | Центратор ЦЦ-146/191-216-2 | 270 | 148 | 620 | 10,3 | 23 |
4 | Заколонный пакер ПГП-146 (ПГПМ) | 175 | 124 | 4500 | 185 | 1 |
5 | Продавочная пробка ПВЦ-140-168 | 158 | - | 205 | 5 | 1 |
... . Необходимость в цементировании "хвостовиков" или секций обсадных колонн возникает, если в конструкции скважины предусмотрен спуск колонны в виде "хвостовиков" или секций [2]. Выбираем простейший, наиболее технологичный и распространенный на данном месторождении и в Западной Сибири способ прямого цементирования, который предполагает доставку тампонажной смеси в затрубное пространство через ...
... 2750 2750 2750 2750 Примечание: *) исследования проводятся в одной субвертикальной скважине куста; **) возможна запись ВИКИЗ. 2. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИНЫ 2.1 Проектирование профиля скважины Исходные данные: 1. Глубина скважины по вертикале (Н), м 2750 2. Отход (А), м 1500 3. Длина вертикального участка (h1), м 200 4. Глубина спуска кондуктора (L), м 650 Способ бурения – турбинный ...
... все работы по вызову притока, дренированию пласта, гидродинамическим исследованиям, обработке призабойной зоны и повторному дренированию пласта рекомендуется проводить через УГИС, спущенный в скважину сразу же после заканчивания строительства скважины. При этом работы по свабированию отпадают, так как вызов притока и дренирование пласта осуществляются с помощью струйного насоса. По итогам работы ...
... из вышележащих пластов, другая половина имеет перетоки снизу. Другим критерием качества является сцепление цементного камня с обсадной колонной и стенкой скважины, определяемое по данным АКЦ-метрии. На буровых предприятиях ЗСФ ООО "Лукойл-Бурение" применяется при АКЦ-метрии широкополосная аппаратура германского производства типа USBA, которая фиксирует 3 состояния контакта цемента с колонной: ...
0 комментариев