Анализ условий бурения (стр. 3 из 5)
Это давление принимаемся в качестве расчетного, так как оно превышает минимальное рекомендуемое давление опрессовки РОП =12,5 МПа для обсадных колонн диаметром 146,1 мм.
Минимальное давление у башмака колонны в период ввода в эксплуатацию:
Давление у башмака колонны:
В период опрессовки:
В конце эксплуатации:
По рассчитанным величинам строятся эпюры внутреннего давления во время опрессовки колонны и в конце эксплуатации.
5.3 Построение эпюры наружного избыточного давления.
Эпюра наружного избыточное давления строится для самых неблагоприятных условий нагружения, т.е. на заключительном этапе эксплуатации, когда вследствие снижения уровня жидкости в колонне внутреннее противодавление становится минимальным. Так как при снижении уровня жидкости в колонне она опорожняется до глубины 2400 м. то в интервале от устья до глубины 2400 м эпюра наружного избыточного давления аналогична эпюре наружного давления:
На глубине 2300 м:
На глубине 2400 м:
На глубине 3250 м:
На глубине 3400 м:
По разностям наружного и внутреннего давлений в характерных точках строится эпюра наружною избыточного давления, которая затем используется при расчете эксплуатационной колонны.
5.4 Построение эпюры внутреннего избыточного давления.
Для построения эпюры внутреннего избыточною давления исходной является эпюра наружного давления, и для сопоставления подбираются условия нагружения колонны, при которых внутреннее давление будет максимальным. Максимальное давление в колонне возникает во время ее опрессовки. Принимается, что внутреннее давление в колонне равномерно увеличивается от 17,5 МПа на устье до 64,8 МПа у башмака.
Приведем некоторые расчетные значения внутреннего избыточного давления в характерных точках:
На устье РН,И, =17,5 МПа;
На глубине 2300 м:
На глубине 3250 м:
На глубине 3250 м (под влиянием продуктивного пласта):
На глубине 3400 м:
5.5 Выбор типа обсадных груб дли комплектования обсадной колонны и герметизирующего материала.
Поскольку некоторые показатели прочности обсадных труб (например, при расчете на растяжение) зависят от типа резьбового соединения труб, прежде чем приступить к расчету производится выбор обсадных труб. Для эксплуатационных колонн диаметром до 219,1 мм, работающих в жидкой среде при избыточном внутреннем давлении в пределах 10-30 МПа, рекомендуются обсадные трубы с треугольной резьбой и уплотнением ФУМ или трубы с трапецеидальной резьбой типа ОТТМ. Выбираем обсадные трубы с треугольной резьбой. Треугольная резьба может быть короткой и удлиненной. Учитывая, что эксплуатационная колонна проектируется для глубокой скважины, принимаем удлиненную резьбу.
5.6 Проектирование эксплуатационной колонны.
Расчет обсадной колонны ведется от ее нижнего конца. В нижней части наибольшее нагружение колонны возникает от избыточною наружного давления, поэтому оно и принимается прежде всего во внимание.
Коэффициент запаса прочности на смятие в интервале продуктивного пласта принимается в пределах КЗ = 1,0-1,3 в зависимости от устойчивости коллектора. Примем КЗ = 1,2. Тогда критическое давление обсадных труб, пригодных для комплектования нижней секции в интервале 3250-3400 м, должно быть РКР >1,2 34,6 =41,5 МПа. Этому
давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 10,7 мм, РКР = 43,7 МПа, внутреннее избыточное давление РВ.И. = 48,6 МПа. Оно значительно превышает фактическое внутреннее избыточное давление РВ.И.= 20,6 МПа.
Длина 1-й секции l1 = 3400 - 3250= 150 м.
Вес 1 секции Р1 = 0,360 150 = 54 кН.
На отметке 3250 м выше 1-й секции РН.И = 34,3 МПа.
При коэффициенте запаса КЗ =1 для второй секции выбираем трубы РКР > 34,3 МПа. Этому давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 9,5 мм, РКР = 37,1 МПа, РВ = 43,1 МПа.
Скорректированное критическое давление для труб 2-й секции
,где Р2Т = 1548 кН.
Так как 36,7 МПа > 34,4 МПа, трубы из стали группы, прочности Д с толщиной стенки 9,5 мм подходят для 2-й секции.
Для 3-й секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 8,5 мм, РКР = 31,4 МПа, РВ = 38,6 МПа. Эти трубы в соответствии с эпюрой наружного избыточного давления можно применять выше отметки 2250 м.
Длина 2-й секции l2= 3250 - 2250 = 1000 м.
Вес 2-й секции Р2 = 0,323 1000 = 323 кН.
Суммарный вес двух секций P1-2: = 54 + 323 = 377 кН,
Скорректированное критическое давление смятия для труб 3-й секции:
,где Р3Т = 1392 кН.
Скорректированная глубина спуска 3-й секции по эпюре:
Скорректированная длина 2-й секции:
Вес 2-й секции Р2 = 0,323 1180 = 381,1 кН.
Суммарный вес двух секций Р1-2 = 54 + 381,1 =435,1 кН.
Для 4-й секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,7мм,РКР = 26,7МПа, РВН = 35,0МПа, РСТР = 794кН.
Секцию 4 можно использовать выше отметки h4= 1900 м.
Длина 3-й секции l3= 2070- 1900 = 170 м.
Вес 3-й секции Р3= 0,292 170= 49,6 кН.
Суммарный вес трех секций Р1-3 = 435,1 +49,6 = 484,7 кН.
Скорректированное критическое давление смятия для труб 4-й секции:
где Р4Т = 1274 кН.
Скорректированная глубина спуска 4-й секции:
Скорректированная длина 3-й секции:
Вес 3-й секции Р3= 0,292 370 = 108,0 кН.
Суммарный вес трех секций Р1-3 = 435,1 + 108,0 = 543,1 кН.
Страгивающая нагрузка для труб 4-й секции РСТР = 823 кН, допустимая нагрузка растяжения:
Трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,7 мм пригодны для комплектования 4-й секции.
Для 5-й секции примем трубы из стали Д с толщиной стенки 7 мм, РКР = 22,4 МПа,РВН = 31,8 МПа.
В соответствии с эпюрой наружного избыточного давления 5-я секция может бытьспущена на глубину.
Длина 4-й секции l4 = 1700 - 1600 = 100 м.
Вес 4-й секции Р4 = 0,245 100 = 24,5 кН.
Суммарный вес четырех секций Р1-4 = 543,1 + 24,5 = 567,6 кН.
Скорректированное критическое давление смятия для труб 5-й секции:
где Р5Т= 1156 кН.
Скорректированная глубина спуска 5-й секции:
Скорректированная длина 4-й секции:
Скорректированный вес 4-й секции Р'4 = 0,245 330 = 80,9 кН.
Суммарный вес четырех секций Р1-4 = 543,1 +80,9 = 624,0 кН.
Для труб 4-й секции из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,7 мм допускаемая нагрузка растяжения [Р4] = 823/1,3 = 633,0 кН, для труб 5-й секции из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,0 мм допускаемая нагрузка растяжения [Р5] = 73 5/1,3 = 565,4 кН.
На основании сопоставления допустимой нагрузки с весом четырех секций Р1-4 = 624,0 кН можно установить, что трубы 5-й секции не пригодны для использования, кроме того, начиная с 4-й секции расчет колонны надо вести по нагрузке растяжения.
Скорректированная длина 4-й секции:
Вес 4-й секции Р4= 0,267 337 = 90 кН.
Суммарный вес четырех секций Р1-4 = 543,1 + 90 = 633,1 кН.
Для 5-й секции трубы из стали Д с 8,5-мм толщиной стенки РСТР5 < = 931 кН, [Р5] =931/1,3 = 716,1 кН.
Длина 5-й секции l5 = (716,1 - 633,1)/0,292 = 284 м.
Вес 5-й секции Р1-5 = 0,292 284 = 82,9 кН.
Суммарный вес пяти секций Р1-5 = 633,1 + 82,9 =716,0 кН.
Для 6-й секции трубы из стали Д с 9,5-мм толщиной стенки РСТР6= 1059 кН, [Р6]= 1059/1,3 = 814,6кН.