осьові навантаження від тертя обсадної колони об стінки свердловини при її спуску; поздовжні навантаження стиснення в нижній частині колони від власної ваги при розвантаженні її на забій або під дією навколишніх порід при їх осаді в міру вироблення продуктивного пласта; поздовжні навантаження в колоні при бурінні та експлуатації внаслідок поздовжніх деформацій під впливом зміни температурного режиму; навантаження в колоні від її вигину при спуску в викривлений стовбур, внутрішній тиск при цементуванні колони і т.д.
Так як неможливо врахувати все різноманіття навантажень, діючих на обсадних колон в стовбурі свердловини, на підставі експериментальних досліджень і практичного досвіду виділені деякі з них.
2.9.1 Розрахунок експлуатаційної колони
У процесі спуску, цементування та експлуатації обсадна колона піддається дії статичних і динамічних навантажень, а також внутрішніх і зовнішніх тисків. Необхідно розрахувати і вибрати такі компонування обсадних колон, які витримували б всі навантаження, але при цьому були б найбільш простими і найбільш дешевими.
Розрахунок зовнішніх тисків
До затвердіння цементного розчину:
У незацементірованном інтервалі:
z=0:
z=760 м:
У зацементувати інтервалі:
z=1570 м:
де
Після затвердіння цементного розчину:
z=0:
z=760 м:
z=1570м:
Згідно з отриманими даними будуються графіки зовнішніх тисків (малюнок 2.5).
Розрахунок внутрішніх тисків
Початок експлуатації:
При опрессовке (колона опресовується після отримання сигналу «стоп»):
z=0 м:
z=1570 м:
Кінець експлуатації:
За отриманими даними будується графік внутрішніх тисків (малюнок 2.6).
Розрахунок внутрішніх надлишкових тисків
Максимальні внутрішні надлишкові тиску виникають при обпресування колони після цементування (до ОЗЦ)
z=0 м:
z=1570:
Розрахунок зовнішніх надлишкових тисків
Максимальні зовнішні надлишкові тиски рівні різниці зовнішніх тисків після ОЗЦ (тиск поровой рідини цементного каменю) і внутрішнього тиску в кінці експлуатації.
де К-коефіцієнт розвантаження цементного каменю після його затвердіння, К=0,25
z=0:
z=1330 м,
z=1570 м,
z=1570 м, - без урахування К.
За результатами розрахунків будується суміщений графік внутрішніх і зовнішніх надлишкових тисків (малюнок 2.5).
Малюнок 2.5 - Графік зовнішніх тисків діючих на обсадних колон.
Малюнок 2.6 - Графік внутрішніх тисків, що діють на обсадних колон.
Малюнок 2.7 - Графіки надлишкових тисків.
Розрахунок обсадної колони
Підбір компоновки експлуатаційної колони ведеться за епюрах (малюнок 2.6) зовнішніх надлишкових тисків з урахуванням внутрішніх тисків і страгиваться навантажень. Перша секція колони повинна перекрити продуктивний пласт плюс 50 м. Так як зенітний кут на цій ділянці 79,37?, То довжина першої секції дорівнює l1=271м. Найбільше значення зовнішніх надлишкових тисків на рівні верхнього кінця першої секції колони L=1520 дорівнює рні=15,4МПа.
З урахуванням коефіцієнта запасу міцності n1=1,3 труби першої секції повинні витримати тиск n1 · рні=1,3 · 15,4=20 МПа. Такий тиск витримують імпортні труби групи міцності Р 110 з товщиною стінок?=10 мм, Ркр1=24 МПа з наполегливою різьбленням «ВАМ». Для цих труб допустима розтягуються навантаження QТ1=5600 кН, допустимий внутрішній тиск РТ1=54,5 МПа, страгиваться навантаження РСТР1=4610 кН, маса 1 метра труби q=59,5 кг/м. Вага 1-ї секції:
Для другої секції вибираємо труби такої ж групи міцності з товщиною стінок?=8,9 мм, Ркр2=17,1 МПа, QТ2=5000 кН, Рт2=48,5 МПа, РСТР2=4 210 кН, q=53, 6 кг/м. Визначимо критичний тиск для труб другої секції з урахуванням розтягуючих навантажень від ваги першої секції:
Так як Р'кр2 gt; Рні271=16,9 gt; 15,4 то довжина першої секції залишається незмінною.
Перевіримо труби дію внутрішніх надлишкових тисків:
Перевіримо труби на страгивание різьблень при спуску:
Оскільки, то довжина першої секції залишається незмінною.
Для того, щоб визначити довжину другої секції, вибираються труби для третьої секції групи міцності N - 80?=8,9 мм c Ркр3=16,3 МПа, QТ3=3640 кН, рТ3=35,3 МПа, РСТР3= 3250 кН, q3=53,6 кг/м.
За графіком надлишкових тисків (малюнок 2.6) видно, що зовнішнє надлишковий тиск не перевищує критичний тиск для обраних труб, отже, труби для другої секції можна використовувати до ...
