Проектування конструкцій свердловин та інструмент для їх буріння 6 страница

 

Розрахунок за формулами (4.11), (4.12) проводиться для інтервалу, який дорівнює по­тужності пласта плюс 100 м (50 м вище покрівлі та 50 м нижче підошви пласта).

Зовнішній тиск на всій довжині колони знаходиться з врахуванням тиску стовпа буро­вого і тампонажного розчинів у момент закінчення продавлювання останнього:

= 10^-6 при 0

= 10^-6 при

де _: - густина цементного розчину за колоною, кг/м³.

В усіх випадках зовнішній тиск не може бути нижчим від гідростатичного тиску стовпа води з густиною = 1100 кг/м³.

Надлишковий зовнішній тиск в загальному випадку визначається як різниця між зовнішнім і внутрішнім тисками

 

 

При цьому тиски і знаходяться для одного і того ж моменту часу: при закінченні цементування, при випробуванні колони на герметичність зниженням рівня і при закінченні експлуатації.

У момент закінчення цементування тиск

 

= 10~⁶ при 0

і

при

 

Під час випробування колон на герметичність зниженням рівня рідини в незацементо-ваній зоні при h < Н (рис. 4.2,6) тиск

 

при 0 (4.13)

а при h > Н (рис. 4.2, в).

 

при О Н (4.14)

і

при Н ; (4-15)

 

у зацементованій зоні при Л < Н (рис.4.2,6,) тиск

 

при (4.16)

і

при (4.17)

 

а при Л > Н (рис. 4.2 в) -

при (4.18)

 

де тиск визначається за формулами (4.6-4.8).

Під час випробування нафтових свердловин тиск ~ в незацементованій зоні шука­ють за допомогою формул (4.9-4.11), в зацементованій (4.16) - (4.18), де тиск обчис-

 

люється за формулами (4.10-4.12) для початкового моменту експлуатації. У момент закінчення експлуатації свердловин тиск в незацементованій зоні знаходять за фор­мулами (4.13) - (4.15), а в зацементованій - (4.16) - (4.18).

Якщо зовнішній тиск на колону визначають за тиском стовпа бурового розчину, то над­лишковий зовнішній тиск - за формулами

при 0

при

 

В інтервалі залягання порід, схильних до текучості, тисІсР₃ нг знаходять за формулою

= 10~⁶

 

де значення тиску приймають мінімальним "Із визначених за формулами (4.1-4.5).

При розрахунках колон приймають максимальне значення тиску Для труб він не повинен перевищувати допустимий тиск:

 

де - критичний тиск, який визначається за відомою формулою Саркісова; - ко­ефіцієнт запасу міцності. Для труб, які розміщені в межах експлуатаційного об'єкта п ₁ = 1,0,..., 1,3 (залежно від стійкості колекторів); для інших секцій- = 1,0.

Надлишковий внутрішній тиск в загальному випадку визначається як різниця між внутрішнім і зовнішнім тисками, розрахованими для одного і того ж моменту часу:

(4.19)

 

де - внутрішній тиск під час випробування колони на герметичність, МПа.

(4.20)

де - густина рідини для випробування колони на герметичність, кг/м³.

В незацементованій зоні (0 ) тиск розраховується за формулами

= 1,1 - 10~⁶ при 1,1 > , (4.21)

при 1,1 < , (4.22)

 

де — мінімальний допустимий тиск при випробуванні колони на герметичність, МПа. Нижче наведені значення тиску залежно від діаметру колони при випробуванні її на герметичність:

 

Зовнішній діаметр колони, мм Р_оп, МПа

114-127 15.0

140-146 12,5

168 11,5

178-194 9,5

219-245 9,0

273-351 7.5

377-508 6.5

 

У зацементованій зоні тиск

 

 

 

 

Зовнішній діаметр об-садної труби з різзю трикутного профілю, мм	Товщини стінки, мы	Маса 1 м. кг	Змивальний тиск, МП а, для труби зі сталі
С-75	N-80	С-95	Р-110	Y-150
114,3	6,35	17,2	42,3	43,7	48,4	52,1	-
	7,37	20,1	56,3	58,9	66,5	73,6	-
	8,56	22,5	-	-	-	98,8	124,9
127,0	7,52	22,3	48,1	50,0	55,8	60,9	70,7
	9,19	26,8	68,0	72,3	82,8	92,7	116,2
	10,72	31,2	_	-	-	-	157,6
	12,70	34,5	-	-	-	-	186,2
139,7	7,72	25,3	41,9	43,3	47,8	51,4	-
	9,17	29,8	58,2	60,9	69,0	76,4	93,0
	10,54	34,2	72,1	76,9	89,1	100,1	126,8
168,3	8,94	35,7	38,4	39,7	43,4	46,3	-
	10,59	41,7	53,9	56,3	63,5	69,9	-
	12,06	47,6	67,8	71,1	81,4	91,0	-
177,8	8,05	34,2.	26,0	26,4	28,6	_	-
	9,19	38,7	36,2	37,3	40,5	42,8	-
	10,36	43,2	46,6	48,4	54,0	58,7	67,6
	11,50	47,6	56,8	59,3	67,1	74,2	89,8
	12,65	52,1	67,0	70,2	80,2	89,8	111,9
	13,72	56,5	73,7	78,6	92,5	104,2	132,7
193,7	8,33	39,3	22,7	23,4	25,6	-	-
	9,52	44,2	32,2	33,1	35,3	36,8	-
	10,92	50,1	43,6	45,2	50,0	54,2	61,1
	12,70	58,0	58,2	60,7	68,8	76,2	92,7
	15,11	67,4	-	-	-	-	135,7
219,1	10,16	53,6	27,7	28,2	30,0	-	-
	11,43	59,5	36,9	38,1	41,4	43,9	-
	12,70	65,5	46,0	47,9	53,3	57,9	66,5
	14,15	72,9	56,5	59,1	66,8	74,0	89,3
244,5	10,03	59,5	20,5	21,3	23,0	-	-
	11,05	64,7	25,8	26,3	28,4	30,5	-
	11,9	69,9	31,9	32,8	35,0	36,6	-
	13,84	79,6	43,9	45,6	50,5	54,6	61,8
	15,11	86,9	_	-	-	-	79,8
	15,87	90.9	_	-	-	-	90,5
	19,05	106,4	-	-	-	-	135,5
273,0	11,43	75,9	21,4	22,7	24,0	25,3	-
	12,57	82,6	27,7	27,7	29,6	31,9	-
	13,84	90,3	_	-	-	40,4	-
	15,11	97,8	_	-	-	51,6	57,4
	16.51	103.7	-	-	-	64,0	75.0

 

 

Таблиця 4.27

 

Внутрішний тиск. М Па для труби зі сталі	Розтягуюче навантаження, кН, при якому виникає межа текучості матеріалу, для труби зі сталі
С-75	N-80	С-95	Р-110	У- 150	С-75	N-80	С-95	Р-110	У-150
50,2	53,7	63,7	73,7	_					-
58,4	62,2	73,9	85,5	_	Н38				-
			99,5	135,6	-	-	-
53,6	57,2	67,9	78,6	107,1
65,5	69,9	83,0	96,1	131,1
_	_	_	_	139,9	_	-	-	-
-	-	-	-	139,9	-	-	-	-
50,0	53,4	63,4	73,4	_					-
59,3	63,4	75,2	87,2	118,8
63,9	68,2	80,9	93,7	127,7
48,1	51,3	60,9	70,5	_					-
57,0	60,7	72,1	83,6	_					-
64,8	69,3	82,2	95,2	-					-
40,9	43,8	51,9	_	_				-	-
46,8	49,9	59,3	68,7	,					-
52,8	56,3	66,8	77,4	105,6
58,6	62,5	74,2	85,9	117,1
59,7	63,8	75,6	87,6	119,5
59,7	63,8	75,6	87,6	119,5
38,9	41,5	49,3		-				-	-
44,4	47,5	56,4	65,3	,					-
51,0	54,4	64,6	74,8	102,0
54,9	63,3	75,1	87,0	118,7
-	-	-	-	135,7	-	-	-	-
42,0	44,7	53,2	_	-				-	-
47,2	50,3	59,7	69,3	-					-
52,5	56,0	66,5	76,9	105,0
58,5	62,3	74,1	85,7	116,9
37,2	39,6	47,0	_	-				-	-
40,9	43,7	51,8	59,9	-					-
44,4	47,4	56,2	65,1	_					-
51,2	54,6	64,8	75,1	102,5
_	_	_	_	110,9	_	.	-	-
_	_	_	_	117,5	_	_	-	-
-	-	-	-	124,6	-	-	-	-
37,9	40,4	48,0	55,5	_					-
41,6	44,4	52,8	61,1	-					-
_	_	_	67,3	_	-.	-	-		-
_	_	_	73,5	100,2	-	-	-
-	-	-	77.5	105.8	-	-	-

 

 

 

 

Зовнішній діаметр об-садноі труби з різзю три­кутного профілю, MM	Товщини стінки, MM	Маса 1 м, кг	Змивальний тиск, МПа, для труби зі сталі
С-75	N-80	С-95	Р-110	Y-150
298,5	12,42	89,3	21,2	21,9	23,7	-	-
339,7	13,05	107,1	17,9	18,4	19,4	19,8	-
	13,97	111,6	20,6	21,4	-		19,8
	15,44	123,5	26,3	26,7	-		-
	18,26	144,3	39,4	40,7	-	-	-
406,4	16,66	159,2	20,5	21,2	-	-	-

 

(4.3) при

і

(4.24)

при ,

де і = 2,3,... - номери пластів від башмака проміжної колони; - відстань від гирла до середини найближчого (першого) до башмака проміжної колони пласта з тиском , м; - віддаль від гирла до середини наступних від башмака проміжної колони пластів

з тиском (І-1), м.

Якщо 1,1. < то у формулу (4.23) або (4.24) замість величини 1,1

підставляють значення тиску . Під час випробування колони з пакером тиск. в фор­мулі (4.15) визначають як

де - максимальне значення тиску, яке визначається за формулами (4.5 - 4.9). При цьому мінімально необхідний тиск на гирлі обсадної колони під час випробування на гер­метичність будь-якої П секції з верхньою межею на глибині z визначається з виразу

Тиск розраховують як різницю тисків і за формулами (4.20-4.24). Надлишковий внутрішній тиск не повинен перевищувати допустимий:

де - надлишковий внутрішній тиск, при якому напруження в тілі труби досягають межі текучості, знаходять за формулою Барлоу (з коефіцієнтом 0,875, який враховує відхилення товщини стінки труби по ГОСТ 632-80); - коефіцієнт запасу міцності при діаметрі труби типів А, Б 114-219 мм, він становить 1,15, а при діаметрі більше 219 мм для труби типу А - 1,15, для труби типу Б - 1,45.

 

Продовження табл. 4.27

Внутрішний тиск, М П а для труби зі сталі	Розтягуюче навантаження, кН, при якому виникає межа текучості матеріалу, для труби зі етапі
С-75	N-80	С-95	Р-110	У-150	С-75	N-80	С-95	Р-110	У-150
37,7	40,2	47,7	_	-				-	-
34,1	37,1	44,0	51,0	69,6
37,2	39,7	_	-	-			-	-	-
41,2	43,9	-	-	-			-	-	-
43,3 37,1	46,0 39,5	"	"	-	6259 6671	6661 7093	-	-	-

Осьове навантаження на колону від власної ваги визначається з врахуванням теоре­тичної ваги колони:

де п - кількість секцій в обсадній колоні; - довжина g_і-ї секції, м; - зведена маса їм і-ї секції в повітрі, кН/м.

Маса колони не повинна перевищувати допустиму:

де [ Р ] = , - коефіцієнт запасу міцності; - зрушувальна осьова розтягуючи сила, при якій в найбільш небезпечному перерізі нарізного з'єднання напруження досяга­ють межі текучості. Сила для труб з нарізкою трикутного профілю визначається за формулою Яковлева-Шумілова і міститься в довідниках.

Нижче наведеш значення коефіцієнта, для вертикальної сверд-ловини: