ооарбаб. Строительство наклоннонаправленной эксплуатационной скважины 12 на площади СевероПрибрежная
 Скачать 4.62 Mb.
|
|
2.4 Проектирование процессов заканчивания скважины .4.1 Расчёт обсадных колонн .4.1.1 Условия работы колонны в скважине На колонну действуют различные по величине и характеру нагрузки: .Наружное и внутреннее избыточное давление; .Осевые нагрузки, обусловленные силами трения колонны остенки скважины; .Осевые нагрузки от избыточного давления и температуры при цементировании и эксплуатации; .Растягивающие нагрузки от собственного веса; .Сжимающие нагрузки от собственного веса; .Динамические нагрузки, возникающие в период неустановившегося движения колонны в осевом направлении; .Изгибающие нагрузки при искривлении колонны. Основные нагрузки для расчёта - осевые растягивающие нагрузки, наружное и внутреннее избыточное давление. Обсадные колонны на протяжении многолетней службы подвергаются воздействию окружающей среды, прежде всего пластовых вод и газов, которые достаточно агрессивны и способны вызвать интенсивную коррозию металла. Кондуктор во время бурения, а эксплуатационная колонна при испытании, подземных и капитальных ремонтах скважин истираются долотами, замками и муфтами бурильных и насосно-компрессорных труб и другим оборудованием, спускаемым в скважину. Так что при конструировании обсадной колонны необходимо учитывать эти особенности. 2.4.1.2 Расчёт действующих нагрузок Обсадные колонны рассчитываются по правилам и нормам, изложенным в “Инструкции по расчёту обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин” от 12.03.1997 г., с учётом требований “Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности” от 09.04.1998 г. Основные нагрузки рассчитываются для периода, когда они достигают максимального значения. Осевые растягивающие нагрузки от сил собственного веса достигают максимального значения в конце спуска колонны. Наружные избыточные давления достигают максимального значения в конце эксплуатации скважины. Внутренние избыточные давления достигают максимального значения в период опрессовки обсадной колонны. 2.4.1.3 Расчёт наружных избыточных давлений На обсадные колонны скважины действует давление со стороны кольцевого пространства, называемое РН (наружное давление) и действует давление внутри колонны РВ (внутреннее давление), разность этих давлений составляет РНИ. Наружные избыточные давления рассчитываются для характерных точек по глубине скважины (устье, уровень цементного раствора за колонной, уровень жидкости в колонне, забой скважины). По расчетным точкам строится эпюра наружных избыточных давлений. В разные периоды времени наружное избыточное давление достигает наибольших значений. РНИ = РН - РВ; РНИ Þ max. Имеются три таких случая: 1 случай: При цементировании в конце продавки нормального тампонажного раствора и снятом на устье давлении; случай: При цементировании в конце продавки облегченного тампонажного раствора и снятом на устье давлении; случай: При снижении уровня жидкости в колонне (при вызове притока флюида). Рассмотрим первый случай, который встречается в период цементирования в конце продавки нормального тампонажного раствора. Рисунок 2.5 Конец продавки нормального тампонажного раствора со снятым давлением на устье Точка 1 ® устье скважины РНИ = РН - РВ; РН = 0 МПа; РВ = 0 МПа; РНИ = 0 МПа. Точка 2 ® уровень НТР за колонной РНИ = РН - РВ; РН = 10-6 ·g·Н1·ρБР; РН = 10-6·9,81·1850·1080 = 27,727 МПа; РВ = 10-6 ·g·Н1·ρПЖ; РВ =10-6·9,81·1850·1080 = 27,727 МПа; РНИ = 27,727 - 27,727 = 0 МПа. Точка 3 ® забой скважины РНИ = РН - РВ; РН =10-6·g·(Н1·ρБР + (Н-Н1)·ρНТР); РВ = 10-6·g·Н·ρПЖ; РН =10-6·9,81·(2617·1080+(3300-2617)·1910) = 40,524 МПа; РВ = 10-6·9,81·3300·1080 = 34,963 МПа; РНИ = 40,524 - 34,963 = 5,561 МПа. Рассмотрим второй случай, который встречается в период цементирования в конце продавки облегченного тампонажного раствора. Рисунок 2.6 - Конец продавки облегченного тампонажного раствора со снятым давлением на устье. Точка 1 ® устье скважины РНИ = РН - РВ; РН = 0 МПа; РВ = 0 МПа; РНИ = 0 МПа. Точка 2 ® уровень ОТР за колонной РНИ = РН - РВ; РН = 10-6 ·g·Н1·ρБР; РН = 10-6·9,81·400·1080 = 4,238 МПа; РВ = 10-6 ·g·Н1·ρПЖ; РВ =10-6·9,81·400·1080 = 4,238 МПа; РНИ = 4,238 - 4,238 = 0 МПа. Точка 3 ® граница двух ТР РНИ = РН - РВ; РН = 10-6·g·(Н1·ρБР + (Н2-Н1)·ρОТР); РВ = 10-6·g·Н2·ρПЖ; РН =10-6·9,81·(400·1080 + (2617-400)·1500) = 36,861 МПа; РВ = 10-6·9,8·2617·1080 = 27,727 МПа; РНИ =36,861 - 27,727 = 9,134 МПа. Точка 4 ® забой скважины РНИ = РН - РВ; РН =10-6·g·(Н1·ρБР + (Н2-Н1)·ρОТР + (Н-Н2)·ρЦКН·(1-К)); РВ = 10-6·g·Н·ρПЖ; РН=10-6·9,81·(400·1080+(2617-400)·1500+(3300-2617)·1910·(1-0,25))= 46,459МПа; РВ = 10-6·9,81·3300·1080 = 34,963 МПа; РНИ = 46,459 - 34,963 = 11,496 МПа. Рассмотрим третий случай, характерный для снижения уровня жидкости в колонне (при вызове притока флюида). Рисунок 2.7 - Снижение уровня жидкости в колонне Точка 1 ® устье скважины РНИ = РН - РВ; РН = 0; РВ = 0; РНИ = 0. Точка 2 ® уровень ЦКО за колонной РНИ = РН - РВ; РН = 10-6 ·g·Н1·ρБР; РВ = 0; РН =10-6·9,81·400·1080 = 4,238 МПа; РНИ = 4,238 - 0 = 4,238 МПа. Точка 3 ® башмак кондуктора РНИ = РН - РВ; РН=10-6·g·(Н1·ρБР + (Н2-Н1)·ρПЛВ); РВ = 0; РН =10-6·9,81·(400·1080 +(700-400)·1010) = 7,21 МПа; РНИ = 7,21 - 0 = 7,21 МПа. Точка 4 ® снижение уровня до 1722 м РНИ = РН - РВ; РН=10-6·g·(Н1·ρБР + (Н2-Н1)·ρПЛВ + (Нсниж-Н2)·ρЦКО·(1-К)); РВ = 0; РН=10-6·9,81·(400·1080 + 300·1010 + 1022·1500·(1-0,25)) = 18,489 МПа; РНИ = 18,489 - 0 = 18,489 МПа. Точка 5 ® граница двух ЦК РНИ = РН - РВ; РН=10-6·g·(Н1·ρБР +(Н2-Н1)·ρПЛВ +(Н3-Н2)·ρЦКО·(1-К)); РВ = 10-6·g·(Н3-НСН)·ρПЖ; РН=10-6·9,81·(400·1080+300·1010+1917·1500·(1-0,25)) = 28,367 МПа; РВ = 10-6·9,81·(2617-1722)·1100 = 9,658 МПа; РНИ = 28,367 - 9,658 = 18,709 МПа. Точка 6 ® забой скважины РНИ = РН - РВ; РН=10-6·g·(Н1·ρБР +(Н2-Н1)·ρПЛВ +(Н3-Н2)·ρЦКО·(1-К)+(Н-Н3)·ρЦКН·(1-К)); РВ = 10-6·g·(Н-НСН)·ρПЖ; РН = 10-6·9,81·(400·1080 + 300·1010 + 1917·1500·(1-0,25) + 683·1910·(1-0,25) = 37,965 МПа; РВ = 10-6·9,81·(3147-1722)·1100 = 17,028 МПа; РНИ = 37,965 - 17,028 = 20,937 МПа. Из вышеприведённых расчётов можно сделать вывод, что наибольшие избыточные наружные давления наблюдаются при снижении уровня жидкости в колонне. Таблица 2.12 - Наружные избыточные давления
|