Кроме основных усилий смятия и растяжения, действующих на колонну, в обсадных трубах возникают также дополнительные напряжения. Они возникают тогда, когда приходится расхаживать колонну при ее прихватах, резком торможении во время спуска, изгибе колонны и т.д. Эти напряжения, возникающие в результате указанных явлений, в некоторой степени компенсируются запасом прочности обсадных труб.

При подборе отдельных секций обсадных колонн нужно принимать следующие запасы прочности:

• 
  1. в расчетах технических колонн на страгивающую нагрузку - 1,3;
  
• 
  2. при расчете эксплуатационных колонн на страгивающую нагрузку - 1,15-1,20;
  
• 
  3. при расчете эксплуатационных колонн на смятие:
  
  • 
    а).запас прочности для интервала высоты подъема цементного раствора - 1,3;
    
  • 
    б).запас прочности выше интервала подъема цементного раствора - 1,15.
    

Запас прочности на страгивающую нагрузку устья скважины составляет:

pстр

где, pстр - страгивающая нагрузка, кН;

Qmax - вес колонны обсадных труб, кН.

Кондуктор O 324мм рфакт1 = 1020·1150/10 = 11,73МПа

Пром. колонна O 245мм рфакт2 = 2450·1460/10 = 35,77МПа

Экс. колонна O 140мм рфакт3 = 3025·2130/10 = 64,43МПа

При запасе прочности на сжатие равным m, нужно устанавливать трубы, которые могут выдержать внешнее сминающее давление, равное:

pсм=pфактm

Кондуктор O 324мм рсм1 = 11,73·1,3 = 15,2МПа

Пром. колонна O 245мм рсм2 = 35,77·1,3 = 46,5МПа

Экс. колонна O 140мм рсм3 = 64,43·1,15 = 74,1МПа

Результаты вычислений занесем в таблицу

Диаметр колонны мм	тип резь бового соедин.	Марка стали	Толщина стенки, мм	Вес, кН	Длина колонны	Давление, МПа
1 пог. М трубы	общий	pфакт	pсм
324 245 140	ОТТМ ОТТГ VAМ	Д М N-80	9,5 12,0 10,5	0,7 0,7 0,3	762 1735 929	102 245 302

Таблица 1. «Данные диаметров колонн и типы резьб различных марок стали»

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 нее 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:

---

Смотрите также файлы

• Дата 10летние облигацииdjiaизменение djia.pdf

• Астана, Скен Сейфуллин атындаы аза агротехникалы университеті.docx

• Реферат по дисциплине Введение в профессиональную деятельность на тему Сеть интернет и киберпреступность.docx

• В рыночной экономике государство осуществляет регулирование вэд в целях обеспечения безопасности страны и защиты общенациональных интересов.rtf

• Задание Определите возможность заимствования юридической психологией знаний гуманистической теории личности Э. Фромма.docx