Проектування конструкцій свердловин та інструмент для їх буріння 7 страница
Діаметр труби, ми Довжина колони, м n3
114-168 До 3000 1,15
Більше 3000 1.30
178-245 До 1500 1.30
Більше 1500 1.45
273 - 324 До 1500 1,45
Більше 1500 1,60
Більше 324 До 1500 1.60
Більше 1500 1,75
Розрахунок на розтяг колони з нарізкою трапецеподібного профілю (ГОСТ 632-80) проводять за значенням руйнуючого навантаження, мінімального зі обчислених, виходячи з умов руйнування по тілу труби, виходу різьби і з спряження і руйнування по муфтовій частині з'єднання.
Руйнуюче навантаження по тілу труби в небезпечному перерізі
= 0,785 [(. 
- 0,022)2 - 
(4.25)
при виході різьби зі спряження -
(4.26)
по муфтовій частині з'єднання в небезпечному перерізі -
= 0,785 
(4.27)
Для колон, які зібрані з труб ОГ з товщиною стінки до 10 мм включно, руйнуюче навантаження визначається, виходячи з міцності ніпельної частини:
= 0,785 [( 
- 0,09)2 - (- 
- 2<$)г] 
(4.28)
Для труб ОГ з товщиною стінки 11 мм і більше руйнуюче навантаження визначається, виходячи з міцності муфтової частини:
(4.29)
У формулах (4.20)—(4.29) прийняті такі умовні позначення: 
- зовнішній діаметр труби, мм; 
- товщина стінки, мм; 
- мінімальна межа міцності при розтягу, МПа; 
-висота профілю різі, 
- 1,6 мм; 
- мінімальна межа текучості при розтягу МПа; 
-середній діаметр тіла труби, мм.
- діаметральний натяг згвинчуваного з'єднання, мм; 
- модуль зміцнення, який дорівнює 4900 МПа для сталі групи міцності Д, 3430 МПа для сталей групи міцності К і Е і 2450 МПа-для сталей груп міцності Л і М; 
- коефіцієнт Пуассона, 
- 0,5; 
- робоча висота профілю різьби, Л = 1,2 мм; l - довжина різьби, яка перебуває в спряженні, 
- 14 мм; φ- кут тертя, 
= 11°; 
- кут нахилу сторони профілю, 
= 3°; 
- загальна довжина різі, мм; 
- зовнішній діаметр муфти, мм; 
- зовнішній діаметр різьби муфти в небезпечному перерізі, мм; 
- 0,0125 - 
/16, 
- довжина зовнішньої різьби з повним профілем, мм.
Допустиме розтягуюче навантаження [Р] визначається за формулою
де 
- руйнуюче навантаження, яке визначається за наведеними формулами, 
=1,75...1,8,
Особливості розрахунку проміжної обсадної колони для нафтових свердловин. Максимальний внутрішній тиск при закритому гирлі ( 
> 0) під час ліквідації відкритого фонтанування за формулою
при 
при 
= 0,
де 
- відстань від гирла до покрівлі пласта, в якому можливе нафтогазоводопроявлення, м; 
- середня густина пластових фаз, кг/м3.
Під час буріння під наступну за розрахунковою колоною з застосуванням обважненого розчину ( відсутні поглинання, проявлення, тиск 
= 0) максимальний внутрішній гідростатичний тиск дістають за формулою
при 
Під час цементування наступної колони максимальний внутрішній тиск на розрахункову колону визначається в інтервалі від 0 до. 
за гідростатичним тиском складового стовпа бурового і тампонажного розчинів. За мінімальний внутрішній тиск в розрахунковій колоні (ведеться розрахунок на міцність при зовнішньому'тиску) під час буріння під наступну колону приймається мінімальний тиск, під час поглинання бурового розчину або газо-нафтоводопроявлення при відкритому усті.
При можливості поглинання внутрішній тиск знаходять з урахуванням часткового випорожнювання колони ( 
=0):
= 0 при 
при 
У випадку переливання при відкритому гирлі (. 
= 0)
при 
При розрахунку проміжних колон на зовнішній надлишковий тиск приймають коефіцієнт запису міцності n1 = 1,0.
Розрахунок експлуатаційних обсадних колон для газових свердловин. Внутрішній тиск в період введення свердловини в експлуатацію (Н = L) при закритому гирлі (див рис. 4,11 ,г)
при 
(4.30)
де
(4.31)
- густина газу відносно повітря, для перших двох-трьох свердловин 
- 0,6; т - коефіцієнт стискання; 
- температури газу (середня, на гирлі, на вибої), К. Величина 5 визначається також за формулою
(4.32)
Розподіл тиску по довжині колони допустимо приймати лінійним (за даними тисків 
і 
):
де тиски 
визначаються за формулою (4.26) відповідно при 
=0 і 
При 
1000 м і 
10 МПа, а також при 
4,0 МПа і будь-якому 
можна допускати, що внутрішній тиск по всій глибині свердловини дорівнює пластовому. При закінченні експлуатації свердловини ( 
) за внутрішній тиск Ртіп приймаютуь гирловий і вибійний тиски (див. рис. 4.11, е).
В розрахунках колон газонафтових і газових свердловин, в яких при закритому гирлі є одночасно стовп нафти і газу (рис. 4.11,д), на всіх стадіях експлуатації внутрішній тиск визначається за формулами
при 
(4.33) 
при 
де величина s визначається за формулою (4.31) або (4.32), підставляючи в них замість 
значення Н.
Величину Н при 
< 
(за наявності в пласті тільки нафти з розчиненим газом) шукають за формулою
(4.34)
де 
- тиск насичення, МПа.
Якщо за формулою (4.34) одержано від'ємне значення величини, то його приймають рівним нулю і розрахунок проводять за формулою (4.33).
В інтервалі від гирла до глибини Н розподілення тиску допустимо приймати лінійним:
де тиски 
визначають за формулою (4.33) відповідно при 
=0, 
= Н. При 
1000м і 
10 МПа, а також при 
4 МПа і будь-яких значеннях глибини Н тиск в цьому інтервалі приймають постійним і рівним 
При 
приймають 
(колона заповнена газом). Під час робіт, пов'язаних з нагнітанням рідини в свердловину (інтенсифікація, гідророзрив, ремонтні роботи та інші), внутрішній тиск в газових свердловинах визначається так, як для нафтових свердловин.
Зовнішній, надлишковий зовнішній і внутрішній тиски, а також осьове навантаження від власної маси для газових свердловин визначають так, як для нафтових.
Оснащення обсадних колон. Для спуску обсадних колон та цементування свердловин застосовується комплекс пристроїв: башмаки, зворотні клапани, упорні кільця, центрато-ри.
Башмаки з напрямною насадкою призначенні для обладнання низу обсадної колони з метою підвищення її прохідності по стовбуру свердловини та попередження пошкодження нижньої труби при посадках (табл.4.28).
Таблиця 4.28
| Типорозмір башмака | Умовний ді-аметр колони | Зов-нішний діаметр | Діаметр отвору насадки ба-шмака | Висота | Маса, кг, не більше | Типорозмір башмака | умовний діа-метр колони | Зов-нішний ді-аметр | Діаметр отвору насадки башмака | Ви-сота | Маса, кг, не більше |
| мм | мм | ||||||||||
| БКМ-114 | БКМ-299 | ||||||||||
| БКМ-127 | БКМ-324 | ||||||||||
| БКМ-140 | БКМ-340 | ||||||||||
| БКМ-146 | БКМ-351 | ||||||||||
| БКМ-168 | БКМ-377 | ||||||||||
| БКМ-178 | БКМ-406 | ||||||||||
| БКМ-194 | БКМ-426 | ||||||||||
| БКМ-219 | БКМ-473 |
Продовження табл. 4.28
| Типо-розмір Баш-мака | Умов- ний діаметр колони | Зов- нішний діаметр | Діаметр отвору насадки баш-мака | Ви-сота | Маса, кг, не бі-льше AM | Типо-розмір башмака | Умов- ний діаметр колони | Зов- нішній діаметр | Діаметр отвору насадки башмака | Вис-ота | Маса, кг. не більше |
| мм | |||||||||||
| БКМ-245 | БКМ-508 | ||||||||||
| БКМ-273 |
Таблиця 4.29
| Тип клапана | Умов- ний діаметр труби, мм | Робо- чий "тиск, МПа | Габаритний розмір, мм | Маса, кг | Тип клапана | Умов- ний діаметр труби, мм | Робо- чий тиск, МПа | Габаритний розмір, мм | Маса, кг | ||
| діаметр | доржина | діаметр | Д08ЖИ- | ||||||||
| 02-127 | 6,4 | Із | 02-245 | 4,0 | |||||||
| 02-140 | 6,4 | 02-273 | 4,0 | ||||||||
| 02-146 | 6,4 | 02-299 | 4,0 | 32,5 | |||||||
| 02-168 | 6,4 | 02-324 | 4,0 | ||||||||
| 02-194 | 6,4 | 02-351 | 4,0 | ||||||||
| 02-219 | 4,0 | 02-377 | 4,0 |
Таблиця 4.30
| Типорозмір клапана | Умовний діа-метр об-садноі колони, мм | Робочий тиск, МПа | Діаметр кулі | Зовнішній діаметр клапана | Висота клапана | Маса клапана, кг |
| мм | ||||||
| ЦКОД-114-1 | 15,0 | 11,0 | ||||
| ЦКОД- 127-1 | 15,0 | 14,0 | ||||
| ЦКОД- 140-1 | 15,0 | 16,4 | ||||
| ЦКОД- 146-1 | 15,0 | 19,4 | ||||
| ЦКОД- 168-1 | 15,0 | 25,0 | ||||
| ЦКОД-178-1 | 15,0 | 29,5 | ||||
| ЦКОД- 194-1 | 15,0 | 26,0 | ||||
| ЦКОД-219-1 | 10,0 | 39,0 | ||||
| ЦКОД-245-2 | 10,0 | 57,2 | ||||
| ЦКОД-273-2 | 7,5 | 58,6 | ||||
| ЦКОД-299-2 | 7,5 | 66,3 | ||||
| ЦКОД-324-2 | 7,5 | 76,5 | ||||
| ЦКОД-340-2 | 7,5 | 82,0 | ||||
| ЦКОД-351-2 | 5,0 | 86,4 | ||||
| ЦКОД-377-2 | 5,0 | 96,0 |
Продовження табл.4.30
| Типорозмір клапана | Умовний діаметр обсадної колони, мм | Робочий тиск, МПа | Діаметр кулі | Зовнішній діаметр клапана | Висота клапана | Маса клапана, кг |
| мм | ||||||
| ЦКОД-426-2 | 5,0 | 115,0 | ||||
| ЦКОДМ-114 | 25,0 | 313-340 | 11,8-13,0 | |||
| ЦКОДМ-127 | 25,0 | 318-352 | 13,7-15,2 | |||
| ЦКОДМ-140 | 25,0 | 360-395 | 17,8-19,3 | |||
| ЦКОДМ-146 | 25,0 | 360-395 | 19,4-21,0 | |||
| ЦКОДМ-168 | 25,0 | 360-395 | 24,4-26,1 | |||
| ЦКОДМ-178 | 25,0 | 375-388 | 31,1 | |||
| ЦКОДМ-194 | 25,0 | 383-395 | 34,9-35,2 | |||
| ЦКОДМ-219 | 15,0 | 390-400 | 46,9-48,4 | |||
| ЦКОДМ-245 | 13,0 | 60,0-64,0 | ||||
| ЦКОДМ-273 | 10,0 | 405-415 | 90,5-93,4 | |||
| ЦКОДМ-299 | 10,0 | 75,8 | ||||
| ЦКОДМ-324 | 10,0 | 92,0 | ||||
| ЦКОДМ-340 | 10,0 | 93,4 | ||||
| ЦКОДМ-351 | 7,5 | 96,0 | ||||
| ЦКОДМ-377 | 7,5 | 100,0 | ||||
| ЦКОДМ-406 | 7,5 | 103,0 | ||||
| ЦКОДМ-426 | 7.5 | 106,9 | ||||
| ЦКОДМ-473 | 7,5 | 130,3 | ||||
| ЦКОДМ-508 | 7,5 | 182,0 |
Таблиця 4.31
| Діаметр обсадної | Зовнішній діаметр | Внутрішній | Товщина кільця | Маса кільця, | Діаметр обсадної | Зовнішній діаметр | Внутрішній | Товщина кільця | Маса кільця. |
| колони | кільця | діаметр кільця | кг | колони | КІЛЬЦЯ | діаметр кільця | кг | ||
| мм | мм | ||||||||
| 0,70 | 3,25 | ||||||||
| 0,83 | 3,40 | ||||||||
| 0,96 | 3,00 | ||||||||
| 1,00 | 4,30 | ||||||||
| 1,58 | 3,30 | ||||||||
| 1,66 | 5,30 | ||||||||
| 1,88 | 5,00 |
Продовження табл.4.31
| Діаметр обсадної колони | Зовнішній діаметр кільця | Внутрішній діаметр кільця | Товщина кільця | Маса кільця, кг | Діаметр обсадної колони | Зовнішній діаметр кільця | Внутрішній діаметр кільця | Товщина кільця | Маса кільця, кг |
| мм | мм | ||||||||
| 2,35 | 6,40 | ||||||||
| 2,48 | 12,00 |
Таблиця 4.32
| Типорозмір центратора | Радіальне навантаження, кН | Внутрішній діаметр | Зовнішній діаметр, | Висота, | Маса, кг |
| мм | |||||
| ЦЦ-1 13/151-1 | 5,2 | 116,0 | 6,0 | ||
| ЦЦ-127/165-1 | 5,2 | 129,0 | 7,0 | ||
| ЦЦ-140/191-1 | 7,8 | 142,0 | 8,5 | ||
| ЦЦ-140-216-1* | 7,8 | 142,0 | 9,0 | ||
| ЦЦ-146/216-1* | 7,8 | 148,0 | 9,2 | ||
| ЦЦ-1 68/2 16-1* | 7,8 | 171,0 | 10,5 | ||
| ЦЦ-1 78/245-1 | 7,8 | 181,0 | 11,0 | ||
| ЦЦ-1 94/245-1 | 7,8 | 147,0 | 12,0 | ||
| ЦЦ-21 9/270-1* | 10,4 | 222,0 | 14,0 | ||
| ЦЦ-245/295-1* | 10,4 | 249,0 | 15,0 | ||
| ЦЦ-273/320-1 | 10,4 | 278,0 | 18,0 | ||
| ЦЦ-299/394-1 | 10,4 | 303,0 | 23,0 | ||
| ЦЦ-324/394-1 | 13,1 | 329,0 | 26,0 | ||
| ЦЦ-340/ 445-1 | 13,1 | 345,0 | 30,0 | ||
| ЦЦ-2-114/151 | 8,0 | 116,0 | 6,0 | ||
| ЦЦ-2-127/165 | 8,0 | 129,0 | 7,0 | ||
| ЦЦ-2-140/216* | 12,0 | 142,0 | 8,0 | ||
| ЦЦ- 2- 146/21 6* | 12,0 | 148,0 | 8,4 | ||
| ЦЦ-2-168/216* | 12,0 | 172,0 | 9,9 | ||
| ЦЦ-4-178/245 | 12,0 | 181,0 | 11,0 | ||
| ЦЦ-4- 194/245 | 12,0 | 197,0 | 11,5 | ||
| ЦЦ-4-21 9/270 | 13,5 | 222,0 | 13,7 | ||
| ЦЦ-4-245/295* | 13,5 | 249,0 | 14,2 | ||
| ЦЦ-4- 273/320 | 13,5 | 278,0 | 15,2 | ||
| ЦЦ-4- 299/394 | 13,5 | 303,0 | 16,0 | ||
| ЦЦ-4-324/394 | 18,0 | 329,0 | 17,0 | ||
| ЦЦ-4-340/445 | 18,0 | 245,0 | 20,3 |
* Виготовляється серійно.