Расчёт обсадных колонн

Расчёт эксплуатационной колоны для горизонтальной скважины Исходные данные к расчету:

Глубина скважины по стволу L=2912.

Длина вертикального участка L=450.

Длина искривленного участка L=180.

Длина горизонтального участка L=2282.

Угол искривления скважины a=12.

Уровень цементного стакана L=500.

Уровень жидкости в колонне при испытании на герметичность H=1000.

Уровень жидкости при освоений H=1150.

Глубина залегания проницаемого пласта L=2776−2786.

Пластовое давление на глубине 1600 м. P=6МПа Давление у кровли пласта P=32,5МПа Давление у подошвы пласта P=33,5.

Давление на забое P=32.

Удельный вес цементного раствора у=1,85*10 в 4.

Удельный вес испытательной жидкости у=1*10в4.

Удельный вес жидкости при освоений у=0,85.

Удельный вес при окончаний эксплуатации у=0,95.

Удельный вес раствора за колонной у=1,1.

Удельный вес жидкости гидростатического столба у=1,1.

Диаметр обсадной колонны D=146.

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n=1,3.

Расчет внутреннего давления.

При z=400.

В интервале по формуле:

При Z=2912.

=22МПа При испытаний на герметичность снижением уровня.

В не зацементированной зоне при h.

по формуле:

При Z=450.

При Z= 1000.

В зацементированной зоне по формуле:

При Z=500.

В интервале по формуле При.

При.

При освоение скважины. В не зацементированной зоне в интервале 0.

При Z=2732.

При Z= 2912.

В зацементированной зоне по формуле:

При Z=1150.

При z=L0=500 расчет ведется по формуле:

Промежуточные значения По окончанию эксплуатации. По условию при окончаний эксплуатации уровень жидкости в скважине сохраняется и составит Hос.

В интервале 0.

P Hос=4,9МПа Ниже уровня жидкости в колоне т. е. ниже Hос. Давление изменяется, так как скважина заполняется более тяжелой жидкостью =0,95* H/м Давление определяется по тем же формулам, что и при освоений скважины, но с жидкостью внутри колоны другого удельного веса.

Полученные данные сведем в таблицу и постоим эпюру избыточных наружных давлений.

Таблица 3.

Расчет внутренних избыточных давлений.

Внутренние избыточные давления вычисляются по формуле:

• -внутренне давление при опрессовке
• -натужнее давление

Расчет колоны по внутренним избыточным давлениям производится для случаев испытания колонн на герметичность в один прием без пакера.

Опрессовка колонны проводится с целью установления её герметичности при работе скважины. Для этого ее испытывают давлением после операции ОЗЦ. Давления опрессовки зависит от давления, которое будет во время работы. Поэтому вначале определим давление на устье в период ввода скважины в эксплуатацию по формуле:

Для построение эпюры избыточных внутренних давлений определим давление для разных глубин.

В зацементированной зоне:

При Z=500.

При Z=1150.

При Z=2732.

ПриZ=2912.

Расчет эксплуатационной колонны Выбираем трубы первой секции. Её длина равна длины мощности эксплуатационного объекта, плюс длинна забойного оборудования и плюс 50 метров выше кровли продуктивного пласта L1=250м Расчетное давление на 250 м.

Определим ориентированный вес первой секции.

Длину первой секции уточняем из условий обеспечения прочности нижнего сечения второй секции на глубине.

Согласно эпюре наружных давлений в верней части секции .

Оставляем эти трубы, поскольку для второй секции запас прочности n2=1.3,.

Проверим прочность нижнего сечения второй секции в условиях двухосного напряженного состояния по формуле:

Прочность труб второй секции на этой глубине достаточна, поэтому окончательно L1=250м Длину второй секции определяем из условия обеспечения прочности нижнего сечения.

Глубина спуска второй секции:

Определим ориентированный вес второй секции Суммарная длина двух секции.

Проверим прочность при удержаний колонны в клиновом захвате ПКР-560 по формуле.

Размер трубы 146×6,5-Д ГОСТ 632–80.

D=146 мм d=132 мм.

Запас прочности в клиновом захвате:

Допустимые растягивающие усилия для труб второй секции.

kH>436kH.

Общий вес колонны 663кН.

Выбор промежуточной колонны Промежуточная колона в данной конструкции скважины отсутствует.

Выбор кондуктора Исходные данные к расчету:

Глубина скважины по стволу L=736.

Длина вертикального участка L=736.

Уровень цементного стакана L=20.

Уровень жидкости в колонне при испытании на герметичность H=400.

Давление на забое P=11.

Удельный вес цементного раствора у=1,85*10 в 4.

Удельный вес испытательной жидкости у=1,2*10в4.

Диаметр обсадной колонны D=245.

Группа прочности Е Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n=1,3.

Расчет давления опрессовки Кондуктор ??245 мм спускается на глубину 736 м Определим давление опрессовки цементного кольца за башмаком кондуктора из условия заполнения скважин буровым раствором плотностью 1220 кг/м3.

Ожидаемое давление гидроразрыва горных пород у башмака кондуктора:

Ргр.б=0,87*(10−5.2010*736)=10,5 МПа Определим давление опрессовки цементного кольца после разбуривания цементного стакана по формуле:

Pоп. цк=0,95*10,5−10−5*1220*736=2,6 МПа Определим коэффициент запаса прочности по гидроразрыву у башмака кондуктора:

nгр= 10,5:(0,95*10,5)=1,05.

Принимаем давление опрессовки цементного кольца 2,6 МПа, опрессовочная жидкость — буровой раствор плотностью 1220 кг/м3.

Расчет избыточных давлений наружных и внутренних, действующих на обсадные колонны Определим избыточное наружное давление на момент окончания цементирования, МПа:

z=0; Рни0=0.

z=L=736 м; Рни600=10−5*(1850−1220)*736=3,78.

Построение эпюры избыточных внутренних давлений Определим избыточное внутреннее давление при испытании кондуктора на герметичность в один прием без пакера, МПа:

z=0; Рви0 = 7,5.

z=L=736 м; Рви600=7,5+10−5*1220*736−10−5*1100*736=8,22.

Распределение давлений по длине колонны Глубина спуска кондуктора от 0−736 м Распределение избыточных давлений по длине раздельно спускаемой части колонны Наружное, МПа от 0 — 3,78(низ) Внутреннее, МПа от 7,5 — 8,22(низ) Расчет кондуктора 245 мм.

I секция Интервал установки I секции, м — 735−50.

Длина I секции, м — 685.

Обсадные трубы -.ОТТМ-245.10-Е ГОСТ 632–80 А.

II секция Интервал установки II секции, м — 50−0.

Длина II секции, м — 50.

Обсадные трубы ОТТМ-245.10-Е ГОСТ 632–80 А Коэффициенты запаса прочности.

1. На смятие обсадной трубы.

I секции n1 = 7,2/3.78 = 1,9.

II секции n1 = 13,9*(1−0,3*4608/432,68)/0,13=103,9?n1нор=1,0.

2. На внутреннее давление.

I секции n2=19,5/8,22=2,37?n2нор =1,15.

II секции n2=25,4/7,5=3,38?n2нор =1,15.

3. На растягивающие нагрузки в теле обсадной трубы (в опасном сечении).

I секции n1з =3550/432,68=8,2 ?n1знорм=1,3.

II секции n1з =4608/451,82=10,19?n1знорм=1,3.

4. На допустимую растягивающую нагрузку для обсадных труб с резьбой ОТТМ.

I секции n2з=2795/432,68=6,45 ?n2з нор =1,3.

II секции n2з=3687/451,82=8,16 ?n2з нор =1,3.