па. Проект строительства эксплуатационной скважины на нефть глубиной 2900м на Правдинском нефтяном месторождении

• Название: Проект строительства эксплуатационной скважины на нефть глубиной 2900м на Правдинском нефтяном месторождении
• Дата: 05.05.2022
• Размер: 4.62 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_810212 (1).rtf
• Тип: Курсовой проект; #513575
• страница: 10 из 13

.10 Расчёт обсадных колонн

Обсадные колонны в процессе цементирования и эксплуатации скважин подвергаются воздействию различных нагрузок, наиболее опасными из которых являются осевые растягивающие, наружные и внутренние избыточные давления.

Наружное давление до затвердевания цементного раствора в не зацементированном интервале 1890-2913 м:

;

В зацементированном интервале 1890-2913 м после цементирования:

;

После затвердевания цемента колонна испытывает наружное давление, обусловленное действием поровой жидкости цементного камня:

.

Находим пластовое давление в кровле продуктивного пласта:




Рис. 2. Графики наружных давлений, действующих на обсадную колонну
Находим внутреннее давление на устье скважины в период ввода в эксплуатацию:

;

При испытании колонны на герметичность в один приём без пакера вычисляем давление опрессовки:

Внутреннее давление на глубине 2750 м:

В конце времени эксплуатации устьевое давление равно нулю, так как пласт истощён:

Пластовое давление в конце эксплуатации определяем как:


Уровень жидкости в скважине в конце эксплуатации определяем по формуле:



Рис. 3. Графики внутренних давлений, действующих на обсадную колонну
Определяем внутренние избыточные давления:



Определяем наружные избыточные давления:



С учётом коэффициента разгрузки (К=0,25) имеем:


По полученным данным строим графики наружных и внутренних избыточных давлений.


Рис. 4. График наружных и внутренних избыточных давлений
Расчёт обсадной колонны наиболее выгодный экономически

Первая секция колонны должна перекрыть продуктивный пласт и иметь дополнительно 50 м, поэтому l₁=150 м, наибольшее значение Р_НИ фиксируется на уровне верхнего конца первой секции при L=2913-2763=150 м и равно .

1-я секция:

С учётом коэффициента запаса прочности n₁ = 1,3 трубы первой секции должны выдерживать давление . По ГОСТ 632-80 определяем, что такое давление выдерживают трубы с удлинённой треугольной резьбой группы прочности Д с толщиной стенок δ=9,2 мм, Р_кр=43 МПа. P_В.И.=48,1 Мпа. Вес 1 м труб составляет 268 Н.

Трубы проверим на действие внутренних избыточных давлений , Р_т1=48,1 Мпа
> [n₂]=1.15
-я секция:

На отметке 2763 м выше 1-ой секции .

Для второй секции выберем трубы с толщиной стенки δ=7,5 мм, Р_кр2=32,2Мпа, P_В.И.=39,2 Мпа, Q_т2=1058кН. Определим для труб второй секции с учётом растягивающих нагрузок от веса первой секции:
.
Так как , трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=7,5 мм подходят для 2-ой секции.

3-я секция:

Для третьей секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=6,4 мм, Р_кр3=24,6Мпа, P_В.И.=33,4 Мпа, Q_т3=920кН. Эти трубы в соответствии с эпюрой наружного избыточного давления можно применять выше 2200 м.

Длина 2-ой секции l₂=2763-2200=563м.

Вес 2-ой секции

Суммарный вес 2-х секций


Затем определим с учётом растягивающих нагрузок от веса труб первой и второй секций колонны:

Так как , трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=6,4 мм подходят для 3-ой секции.

4-я секция:

Для четвёртой секции принимаем трубы с удлинённой треугольной резьбой из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=7,5 мм, Р_кр4=32,2Мпа, P_В.И.=39,2 Мпа.
.


Вес 3-ой секции

Суммарный вес 3-х секций

5-я секция:

Для пятой секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки δ=9,2 мм, Р_кр5=43Мпа, P_В.И.=48,1 Мпа,

.


Вес 4-ой секции

Суммарный вес 4-х секций


.


Суммарная длина:

Исходя из расчётов 5-ой секции нам понадобится 2913-2479=434 метр.

Вес 5-ой секции

Суммарный вес всех 5-ти секций:



Таблица 11

№ секции	Группа прочности	δ, мм	l, м	Q, кH	Рстр, кН	Ркр, Мпа	q, Н/м
1	Д	9,2	150	42,9	882	43	268
2	Д	7,5	563	125	686	32,2	222
3	Д	6,4	1321	429	558	24,6	193
4	Д	7,5	563	98,7	686	32,2	222
5	Д	9,2	434	116,3	882	43	268

Определение действия наружного избыточного давления.

Избыточное наружное давление Р_ниz для труб рассчитываемой секции не должно превышать допустимого с учётом запаса прочности:
(3.10.15)
где Р_кр - критическое наружное давление, при котором напряжения в теле трубы достигают предела текучести.

Первая секция колонны должна перекрыть продуктивный пласт и иметь дополнительно 50 м. Так как продуктивных пластов данная колонна не перекрывает, то длина первой секции будет равна: l₁=50 м. Наибольшее значение Р_НИ фиксируется на уровне нижнего конца первой секции при L=2913 м и равно .

С учётом коэффициента запаса прочности n₁=1,3 трубы первой секции должны выдерживать давление . По справочным данным [7] определяем, Д с толщиной стенок δ=9,2 мм, Р_кр=43 МПа. P_В.И.=48,1 МПа. Вес 1 м труб составляет 268 Н. Трубы проверим на действие внутренних избыточных давлений , Р_т1=48,1 МПа:
> [n₂] = 1.15, (3)

где п₂ - коэффициент запаса прочности на внутреннее давление.

Для второй секции выберем трубы группы прочности Д с толщиной стенки δ=8,9 мм, Р_кр=24,4 МПа. Эти трубы могут быть установлены с глубины 2300 м. Тогда уточним длину первой секции l₁=2913-2300=613 м.

Уточним вес первой секции:
=164,3кН
Критическое давление для труб с учётом растягивающих нагрузок определяется по формуле:
(3.10.1)
Рассчитаем Р^’_кр для второй секции:

Длина второй секции рассчитаем по формуле:
(3.10.2)
где [Р₂] - допускаемая нагрузка, определяемая как:
(3.10.3)
где п₃ - коэффициент запаса прочности на.

Находим допускаемую нагрузку для труб второй секции:

Максимальная длина второй секции будет равной:



Полученная длина позволяет судить о том, что выбор труб произведён верно. Результаты расчётов обсадной колонны приведены в табл.
Таблица 11

№ секции	Группа прочности	δ, мм	l, м	Q, кH	Рстр, кН	Ркр, МПа	q, Н/м
1	Д	9,2	613	164,3	1380	43	268
2	Д	8,9	2300	814,5	1130	24,4	354,1