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. 4.2в) -

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 п1 = 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 Роп, 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 gі-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: