Расчет 1-ой секции (в пределах эксплуатационного пласта)

Конструирование обсадной колонны по длине

Методические указания к выполнению практической работы №3

по дисциплине «Заканчивание скважин» для студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очного обучения

 

Томск – 2017

К параметрам обсадной колонны при заданном диаметре, который уже вами выбран при разработке конструкции скважины, относятся группа прочности материала труб, толщина стенок и длина секций с соответствующей группой прочности и толщиной стенки.

Рекомендуется использовать по возможности наиболее дешёвые обсадные трубы, поэтому для начала расчёта выбираются трубы группы прочности Д. Принимаются также тип обсадных труб и вид исполнения (предпочтительно использование труб категории «А», т.к. они обладают более высоким качеством по сравнению с «Б»). Для нефтяных скважин рекомендуется использование обсадных труб типа ОТТМ, а для газовых – ОТТГ, т.к. они обладают повышенной герметичностью.

При анализе используются совмещенные графики избыточных наружных и внутренний давлений. Из этих графиков видно, что наружные избыточные давления достигают максимума на забое скважины. Уровень наружных избыточных давлений, как правило, больше внутренних, к тому же, прочность на внутреннее давление выше прочности на смятие (наружные избыточные давления), поэтому, за начало расчета в большинстве случаев принимают наружное избыточное давление и расчёт параметров ОК начинается снизу.

Расчёт начинают с определения параметров нижней (1-ой секции), секции, которая находится в пределах эксплуатационного пласта (пластов).

Расчет 1-ой секции (в пределах эксплуатационного пласта)

1) Определяется требуемая прочность трубы на смятие для 1-ой секции Р¹_см, которая удовлетворяет условию:

Р¹_см ≥ n_см∙Р¹_ни,(1)

где Р¹_ни – величина наружного избыточного давления в начале 1-ой секции (на забое);

n_см – коэффициент запаса на смятие внешним избыточным давлением. Для секций, находящихся в пределах эксплуатационного объекта, n_см = 1,2– 1,3 (в зависимости от устойчивости коллекторов, пластового давления, количества эксплуатационных пластов), для остальных секций - 1,0.

2) Находится толщина стенки δ¹, которая обеспечивает найденную прочность на смятие или на критические давления (прил. 1).

3) Принимается глубина L¹ спуска 1-ой секции выше кровли эксплуатационного объекта на 50 метров.

4) По эпюре наружных избыточных давлений определяется наружное избыточное давление Р²_ни на верхнем конце 1-ой секции, и по прил. 1 находят трубы с толщиной стенки δ², у которых Р²_см больше Р²_ни (следующая меньшая толщина стенки). Из этих труб будет состоять 2-я секция.

В случае отсутствия обсадных труб с меньшей толщиной стенки по формулам (5)–(8) проверяется соблюдение условий прочности обсадной колонны, имеющей толщину стенки δ¹, установленную на всю длину L (т.е. L¹ =0). Причем значения прочности труб на внутреннее давление и прочности на страгивающие нагрузки берутся для труб с толщиной стенки δ¹.

5) Определяется длина 1-ой секции l¹:

l¹ = L-L¹, (2)

где L – длина скважины по стволу.

6) Рассчитывается вес 1-ой секции G¹:

G¹ = 1¹∙q¹, (3)

где q¹ – вес 1 м труб 1-ой секции с толщиной стенки δ¹ (прил. 2).

7) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине L¹ при длине 1-ой секции l¹ на внутреннее давление:

n_р= Р²_р /Р²_ви, (4)

где Р²_р –прочность труб 2-ой секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ² (прил. 4);

Р²_ви–внутреннее избыточное давление на глубине L¹ (определяется поэпюре внутренних избыточных давлений).

Рассчитанные коэффициенты должны быть больше допустимых коэффициентов запаса прочности. Для диаметров труб от 114 до 219 мм n_p =1,15, для диаметров свыше 219 мм n_p =1,15 (исполнение А) и n_p =1,45 (исполнение Б).

8) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине L¹ при длине 1-ой секции *l¹ на страгивание в резьбовом соединении:

N_стр= Q²_стр /G¹, (5)

где Q²_стр – прочность на страгивающие нагрузки для труб 2-ой секции с толщиной стенок δ² (прил. 5);

G¹ – растягивающая нагрузка на 2 -ую секцию, равная весу 1-ой секции.

Коэффициенты запаса прочности на страгивание представлены в табл. 1.

Таблица 1