Заканчивание скважин. курсач заканчивание МОЙ. Содержание проекта

• Название: Содержание проекта
• Анкор: Заканчивание скважин
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 0.58 Mb.
• Имя файла: курсач заканчивание МОЙ.doc
• Тип: Реферат; #419613
• страница: 4 из 6

5.Расчет эксплуатационной обсадной колонны.

Обсадная колонна является ответственной инженерной конструкцией, несущей различные по величине и характеру нагрузки. На колонну действуют:

1. 
   растягивающие нагрузки от собственного веса;
   
2. 
   сжимающие нагрузки от собственного веса, возникающие при разгрузке колонны, установленной на забой;
   
3. 
   осевые нагрузки от избыточного давления и температуры при цементировании и эксплуатации;
   
4. 
   осевые нагрузки, обусловленные силами трения колонны о стенки скважины;
   
5. 
   Осевые нагрузки от избыточного давления и температуры при цементировании и эксплуатации;
   
6. 
   Наружное и внутреннее избыточное давление;
   
7. 
   Изгибающие нагрузки при искривлении колонны в результате потери устойчивости и при работе в наклонных скважинах.
   

В зависимости от назначения колонны (промежуточная и эксплуатационная) будет также действовать нагрузки, характерные для данного типа колонны. Например, могут действовать силы трения, возникающие при вращении бурильной колонны в обсадной и приводящие в ряде случаев к протиранию обсадной колонны.

Основными нагрузками при расчете являются осевые растягивающие силы, наружные и внутренние избыточные давления.

Расчет эксплуатационной колонны.

Расчет производим при следующих данных:

1. 
   Расстояние от устья скважины до забоя L=1807м;
   
2. 
   Расстояние от устья скважины до уровня тампонажного раствора h=0;
   
3. 
   Плотность цементного раствора за колонной ρ_цр=1850кг/м³;
   
4. 
   Плотность опрессовочной жидкости ρ_ож=1000кг/м³ ;
   
5. 
   Плотность промывочной жидкости за колонной ρ_бр=1250кг/м³;
   
6. 
   Плотность жидкости в колонне ρ_н =805кг/м³ ;
   
7. 
   Пластовое давление Р_пл =17*10⁶ Па;
   

1.Расчитаем избыточное наружные давления на заключительной стадии эксплуатации скважины, когда уровень жидкости в колонне понижается.

У устья скважины Р_ин =0 так как колонна зацементирована по всей длине.

У башмака колоны :



где k –коэффициент разгрузки цементного кольца; k=0,25;

g= 9,81 м/с² – ускорение свободного падения .

Тогда



Строим эпюру избыточных наружных давлений (рис 4.1(а)).

2.Расчитаем избыточное внутренние давление в колонне в период проверки герметичности её опрессовкам.

Наибольшее внутреннее давление на устье в процессе эксплуатации или проявления при закрытом устье будет равно:

; (4.2)



Давление у устья при опрессовке колонны:

(4.3)



Избыточное внутреннее давление у башмака колонны:

(4.4)

Учитывая, что для эксплуатационной колонны диаметром Д=0,146м минимальное опрессовочное давление Р_оп=10*10⁶ Па с условием соблюдения неравенства Р_оп>1,1 Р_у, то принимаем Р_оп=10*10⁶ Па. Тогда,


Рис 4.1 Эпюры избыточных наружных (а) и внутренних (б) давлений на эксплуатационную колонну


3. Расчет колонны на смятие.

Определяем значение сминающего давления для обсадных труб диаметром D=0,146м со стенками толщиной δ=7,0*10^-3м, изготовленных из стали группы прочности k (предел текучести σ_т=500*10⁶).

Сминающее давление определяем по формуле Саркисова Г. М.

где






минимальная толщина стенки трубы, м;

условная расчетная средняя толщина стенки разностенной трубы, м;

номинальная толщина стенки, м;

модуль упругости материала трубы; E=2.1*10¹¹ Па;

овальность трубы

Тогда



Подставляем





Получим



Поскольку в проектируемой скважине в качестве обсадных труб будут использованы трубы отечественного производства, то вычислим критическое давление Р_кр, т.е. избыточное наружное давление, при котором приведенное напряжениена внутренней поверхности овальной разностенной трубы равно приделу текучести материала её.

Критическое давление находим по формуле Г.М.Саркисова:



Подставляем Получим



Определяем допустимую глубину спуска этих труб по формуле

для зоны опорожнения (4.6)

или (4.7)

где n_кр - коэффициент запаса прочности при расчете на наружное избыточное давление; n_кр=1,15.
Тогда ;

В связи с тем, что с глубины 835м начинается зона нефти в колонне, допустимую глубину труб с толщенной стенки ₌7,0*10^-3м пересчитываем по формуле (4.7):



Но с глубины 1758м начинается зона эксплутационного объекта, где n_кр=1,3, поэтому



Принимаем

Вес колонны определяется по формуле:

(4.8)

где q – масса одного метра трубы, кг; q_7,0 =24 кг.



4. Расчет колонны на страгивающую нагрузки

Страгивающей нагрузкой называется растягивающая нагрузка, при которой напряжения, возникающие в нарезанном конце трубы, достигают предела текучести.

Определяем дополнительную нагрузку на резьбовые соединения колонны в момент посадки пробки на упорное кольцо «стоп».



где Р_гидр – давление, затрачиваемое на преодоление гидравлических потерь



-давление, возникающее при посадки пробки на кольцо «стоп»;

d_вн – внутренний диаметр труб в месте установки упорного кольца «стоп», 10^-2м;





Растягивающем усилием, действующее на резьбовое соединение колонны, у устья скважины будет:



Определяем усилия страгивания для труб со стенками толщиной =0,007м по формуле Яковлева- Шумилова.



где D_ср- средние диаметр трубы по первой полной нитке, находящейся в зацепление (пятая нитка от сбега резьбы), м;

толщена стенки трубы по впадинам первой полной нитки резьбы, находящейся в зацепление, м;

длина резьбы до основной плоскости (до нитки с полным профилем), м;

угол между опорной поверхностью резьбы и осью трубы, 60⁰;

угол трения метала о метал , 7⁰;

коэффициент разгрузки.






По ГОСТу 632-80 для рассматриваемой трубы 60⁰; 7⁰;

60.125*10^-3м; 144,316*10^-3м; высота профиля b=1.81*10^-3м

Тогда



Определяем коэффициент запаса прочности на растяжение n_стр у устья для труб с толщенной стенок 7,0*10^-3м по формуле:



что достаточно.

Таким образом, трубы диаметром D=0,146м с толщенной стенки 7,0*10^-3м могут быть установлены в колоне длиной 1807м.

Расчет колонны на внутреннее давление.

Расчет эксплуатационной колонны на внутренние давление является проверочным и производится для наиболее опасного сечения колонны, а также для наиболее нагруженной части колонны (около устья).



где Р_вн- внутренние давление определяемое по формуле Бормеу:

;



Таким образом, после расчета на смятие, растяжение и внутренее давление эксплуатационная колонна будет представлять следующим образом.

№ секции	Толщена стенок трубы, 10-3м	Группа прочности стали	Глубина спуска труб, м		Длина секции, м	Вес 1м трубы, кг	Вес секции, 106Н
			от	до
1	7,0	К	0	1807	1807	24,0	0,38

Расчет натяжения обсадной (эксплуатационной) колоны.

Расчет производят при следующих данных.

1. 
   Глубина скважины L=1807м;
   
2. 
   Диаметр обсадной колонны D=0,146мм;
   
3. 
   Толщина стенок труб δ= 7,0*10^-3м;
   
4. 
   Плотность промывочной жидкости ρ_бр=1250кг/м³;
   
5. 
   Плотность жидкости в колонне ρ_н=805кг/м³;
   
6. 
   Среднее изменение температуры по длине обсадной колонны 20⁰С;
   
7. 
   Расстояние от устья скважины до уровня цементного раствора h=0;
   

Определяем величину устьевого натяжения колонны по формуле:



где α- коэффициент линейного расширения металла при нагревание на 1⁰С, принимается равная 12*10^-6;

μ- коэффициент Пуассона, принимается 0,3;

m- коэффициент, величины которого представляет собой отношение наружного диаметра к сумме средних толщин стенок труб.

; (4.20 )





Тогда





Проверим прочность колоны, исходя из условия

что достаточно.

Определим удлинение обсадной колонны .

Определение удлинения обсадной колонны производится по формуле:



где Q- вес обсадной колонны, Н; Q=0,38*10⁶Н;

F- площадь сечения трубы ,м²; F=28,5*10^-4 м²;

E- модуль упругости материала трубы, Па; E=2,1*10¹¹Па;

L- Глубина спуска колоны, м; L=1807м.

Тогда



Определение разгрузки обсадной колонны.

Определим, на сколько разгрузится в своем весе обсадная колонна D=0,146м, если её спускать с обратным клапаном без долива в скважину глубинной 1751м, заполненную буровым раствором плотностью 1250кг/м³.

1. 
   Вес обсадной колонны Q₁=0,38*10⁶ Н;
   
2. 
   Определяем вытесняемый объём промывочной жидкости
   

3. 
   Определяем вес вытесняемого объёма промывочной жидкости
   
   

4. 
   Определяем разгрузку обсадной колонны
   

Рассмотрим случай, если обсадную колонну спускают в скважину без обратного клапана.

В этом случае вес обсадной колонны в промывочной жидкости:





Определим на сколько разгрузилась обсадная колонна.



Определим допустимое снижение веса обсадной колонны, предупреждающее продольный изгиб нижней части колонны. Башмак колонны установлен в твердых породах.

Определяем предельную длину части колонны, которая может вызвать продольный изгиб.






Тогда



Определяем допустимое снижение веса колонны по формуле: