Пояснительная записка.. Курсовой проект по дисциплине Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин
 Скачать 160.22 Kb.
|
2 Расчет обсадных колоннНа рисунке 2.1 показана схема конструкции обсадных колонн.  Рисунок 2.1 – Схема конструкции обсадных колонн 2.1 Расчет эксплуатационной колонны Диаметр эксплуатационной колонны Dэксп=114мм. Расстояние от устья скважины: - до башмака колонны L=6000м; - до башмака предыдущей колонны L0=4000м; -до уровня жидкости в колонне H=1000м (при испытании на герметичность); -до уровня жидкости в колонне H=1500м (при освоении скважины). Удельный вес: - цементного раствора за колонной γц=18500H/м3 ; -испытательной жидкости γж=10000 Н/м3; - бурового раствора за колонной γр=14000 H/м3; - жидкости в колонне γв=11000H/м3 (при освоении); - жидкости в колонне γв=8500H/м3 (в период ввода в эксплуатацию); - жидкости в колонне γв=9500H/м3 (при окончании эксплуатации). Эксплуатационный объект расположен в интервале 5900- 6000м. Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n1=1,20. Для наглядности приведем порядок построения эпюр внутренних и наружных давлений, а также избыточных давлений. 2.1.1 Построение эпюр внутренних давлений 2.1.1.1Определяем внутреннее давление в период ввода скважины в эксплуатацию по формуле (2.1):  при (2.1)при z=0  ;при z=L  Строим эпюру АВ (рисунок 2.2) 2.1.1.2 Внутреннее давление по окончании эксплуатации определяем по формуле (2.2): pвz=0 при  ; при (2.2)при z=0  ;при z=L  Строим эпюру CD (рисунок 2.2) Рисунок 2.2 – Эпюра внутренних давлений 2.1.2 Построение эпюр наружных давлений 2.1.2.1 Определяем наружное давление для незацементированной зоны по формуле (2.3):  при (2.3)при z=0  ;при z=h=3950м;  2.1.2.2 Определяем наружное давление для зацементированной зоны: - в интервале, закрепленной предыдущей колонной, по формуле (2.4):  при (2.4)при z=h  ;при z=L0=4000м;  .- в интервале открытого ствола с учетом пластового давления z=L=6000м; pнL=90 МПа. Строим эпюру ABCD (рисунок 2.3). 2.1.2.3 Определяем наружное давление с учетом давления составного столба тампонажного и бурового растворов по всей длине скважины по формулам (2.5) и (2.6)на момент окончания цементирования: при (2.5)при z=0 ;при z=h=3950м;   при (2.6)приz=L=6000м;  Строим эпюру ABE (рисунок 2.3). Рисунок 2.3 – Эпюра наружных давлений 2.1.3 Построение эпюр избыточных наружных давлений 2.1.3.1 Определяем избыточное наружное давление на момент окончания цементирования по формулам (2.7) и (2.8):  при (2.7)при z=0  при z=h   при(2.8)приz=L  2.1.3.2 Определяем избыточное наружное давление для процесса испытания колонны на герметичность снижением уровня: - в незацементированной зоне – по формулам (2.9) и (2.10):  при (2.9)при z=0 при z=H=1000м   при (2.10)приz=h 
 при (2.11)приz=L0  при z=L  2.1.3.3 Определяем избыточное давление наружное давление при освоении скважины: - в незацементированной зоне – по формулам (2.9) и (2.10): при z=0 при  при z=H=1500м  при  при z=h 
при z=L0  при z=L  Строим эпюру ABCDE (рисунок 2.4). 2.1.3.4 Определяем избыточное наружное давление по окончании эксплуатации: - в незацементированной зоне – по формулам (2.9) и (2.10): при z=0 при при z=H=1500м при при z=h 
при z=L0  при z=5900  (pнz=pплz)при z=5900  (pнz=10-6 * γГС*z)при z=L  Строим эпюру ABC’D’FF’G Рисунок 2.4 – Эпюра наружных избыточных давлений 2.1.4 Построение эпюры избыточных внутренних давлений при испытании на герметичность в один прием без пакера 2.1.4.1 Избыточное внутреннее давление при испытании на герметичность в один прием без пакера определяем: - в незацементированной зоне – по формуле (2.12):  при (2.12)При z=0 pву=42,9 МПа (pву=39 МПа по п.2.1.1) при z=h  - в зацементированной зоне – по формуле (2.13)  (2.13)При z=L0  при z=L  Строим эпюру ABCD (рисунок 2.5). Рисунок 2.5- Эпюра внутренних избыточных давлений Расчет избыточных наружных давлений производим по обобщенным значениям п. 2.1.3.3 (эпюра АВС’D’FE) для стадий освоения и окончания эксплуатации скважины, а внутренних для процесса испытания колонны на герметичность п.2.1.4.1 (эпюра ABCD): pHИL=45 МПа pHИL*n1=(45*1,2)МПа=54 МПа. По прил.2 /1, с.111/ находим, что этому давлению соответствуют трубы группы прочности E с толщиной стенки δ=8,6 мм, для которых pкр=63,4 МПа. Длина 1-ой секции l1=150м (100 м плюс 50 м выше кровли эксплуатационного пласта). Вес ее Q1=(150*0,222)=33,3кН [q1=0,222 /прил.12, с.150/]. По эпюре (рисунок 2.5) определяем расчетное давление pниzна уровне верхнего конца I-ой секции на глубине L1=5850м; pниz=48МПа. Этому давлению при n1=1,0 соответствуют трубы группы прочности Ecδ=7,4 мм, для которых pкр=50,3 МПа. Определяем значение p’кр2 для труб 2-ой секции по формуле 2.38 для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса I-ой секции:  Этому значению  соответствует глубина спуска 2-ой секции, равная  =5800м, следовательно, уточненная длина I-ойсекции  =(6000-5800)м=200м, а вес ее  кН.Для 3-й секции выбираем трубы группы прочности Д cδ=7,4 мм, pкр=36,9 МПа. Это давление имеет место на глубине L2=4400м. Следовательно, длина 2-й секции l2=  м, а вес ее  кН.Определим величину  по формуле для условий двухосного нагружения с учетом значений растягивающих нагрузок от веса двух первых секций   Для полученного значения находим уточненную глубину спуска 3-й секции  м и уточненную длину 2-й секции  м, а вес ее  кН.4-ю секцию составляем из труб группы прочности Д с δ=6,4 мм pкр=29,5 МПа, эти трубы могут быть установлены на глубине L3=3500м, l3=  м, а вес ее  кН.Для условия двухосного нагружения находим  с учетом растягивающих нагрузок от веса трех секций   Уточненная глубина спуска 4-й секции  , уточненная длина 3-й секции  м, а вес ее  кН. Длину 4-й секции выбираем из расчета на растяжение по формуле2.49  /прил.5, с.136/;  .  кН.Вес четырех секций  Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L4=(6000-200-1600-1700-439)=2061м, составляет pви2016=35 МПа. По приложении 4/1, с.126/ pт=37,3 МПа для δ=6,4 мм, запас прочности n2= pт/ pвиz=37,3/34=1,1. 5-ю секцию составляем из групп прочности Е с δ=8,6 мм  q=0,194 кН Вес пяти секций  Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L5=(6000-200-1600-1700-439-790)=1271м, составляет pви1271=38 МПа. По приложении (4 .1, с.126)pт=72,5 МПа для δ=8,6 мм, запас прочности n2= pт/ pвиz=72,5/38=1,92. 6-ю секцию составляем из групп прочности Л с δ=10,6 мм  q=0,266кН Для 6-й секции достаточно длина 1271м, вес ее  кН.Запас прочности на внутреннее давление для 6-й секции достаточен. Общий вес колонны  Таблица 1- Конструкция эксплуатационной колонны d=114мм
Примечание: Счет секций ведется снизу вверх. | |||||||||||||||