Визначення зовнішніх і внутрішніх надлишкових тисків

Принципи розрахунку обсадних колон на міцність

Максимальних значень основні навантаження досягають у різний період роботи колони труб, причому найбільші зовнішні надлишкові тиски, як правило, діють на нижню ділянку колони, а найбільші внутрішні - на верхню. Розтягувальна сила найбільша у верхніх перерізах колони. У зв’язку з таким характером дії сил, розрахунок на міцність ведеться таким чином, що колона складається із секцій труб, які відрізняються одна від одної або товщиною стінки, або групою міцності сталі, або тим та іншим одночасно і задовільняє умови міцності в будь-якому перерізі. Тому нижні секції підбирають за зовнішнім надлишковим тиском, а верхні - за внутрішнім надлишковим тиском або розтягувальною силою. Таким чином, розрахунок ведуть додержуючись принципу рівноміцності у всіх перехідних перерізах.

Розглянемо принципи розрахунку експлуатаційної колони, яка працює в складніших умовах, ніж проміжна. Розрахунок складається з таких основних етапів:

а) визначення зовнішніх і внутрішніх надлишкових тисків (побудова епюр);

б) встановлення коефіцієнтів запасу міцності;

в) визначення міцнісних характеристик обсадних труб;

г) підбір труб із встановленими коефіцієнтами запасу міцності.

Інструкцією передбачається графоаналітичний метод розрахунку, тобто побудова епюр зміни надлишкових тисків за даними розрахунків і вибір довжини секцій труб з цих епюр, а також аналітичне визначення довжин секцій з умови міцності від дії розтягувальної сили.

Зовнішній надлишковий тиск p_зн, що діє на нижню частину експлуатаційної колони, буде найбільшим на кінцевій стадії роботи свердловини, тобто коли внутрішній тиск у колоні буде мінімальним.

У загальному випадку зовнішній надлишковий тиск визначається як різниця між зовнішнім p_з і внутрішнім p_в тисками, що діють на колону для одного і того ж періоду (закінчення цементування, опресовка колони на герметичність, освоєння свердловини, кінець експлуатації).

p_зн = p_з - p_в . (10.5)

На рисунку 10.6 а наведена схема положення рівнів рідин в експлуатаційній колоні і затрубному просторі на кінцевій (пізній) стадії експлуатації нафтової свердловини. Згідно з цією схемою знаходять значення зовнішніх надлишкових тисків у перехідних перерізах (тобто на глибинах H_тр, H_р, H_пк, H).

Для положення рівнів, показаних на рисунку 10.6 а, зовнішні надлишкові тиски згідно із вказаною інструкцією визначають за такими формулами:

при Z = 0; r_зн = 0;

при Z=H_тр; р_зн = r_з g H_тр; (10.6)

при Z = H_р; р_зн = r_з g H_тр + r_гс g (H_P - H_TP); (10.7)

при Z=H_ПК; р_зн=r_з g H_TP+r_гс g (H_пк - H_TP) - r_в g (H_ПК - H_P); (10.8)

при Z =H; р_зн=р_пл - r_в g (H - H_P), (10.9)

Рисунок 10.6 – Схеми для визначення зовнішнього (а) та

внутрішнього (б) надлишкових тисків

де r_з – густина рідини за колоною (як правило, густина промивальної рідини, якою здійснюється розкриття продуктивного пласта), кг/м³;

g – прискорення вільного падіння, м/с²;

H_тр – віддаль від устя свердловини до рівня тампонажного розчину за колоною, м;

H_р – віддаль від устя свердловини до рівня рідини в колоні на кінцевій стадії експлуатації (задається замовником або береться H_р = 2/3 H), м;

H_пк – глибина спуску попередньої проміжної колони, м;

H – глибина спуску експлуатаційної колони, м;

r_в – густина рідини (нафти) в колоні, кг/м³;

r_гс – густина рідини, яка знаходиться в порах тампонажного каменю (як правило, беруть r_гс = 1100 кг/м³, а іноді її можна коректувати для кожного конкретного регіону), кг/м³.

За даними розрахунків будують епюр зовнішніх надлишкових тисків в координатах тиск-глибина (рисунок 10.7 а).

Аналогічно будуються епюри p_зн і при інших положеннях рівнів рідин у колоні і затрубному просторі. При цьому необхідно враховувати:

а) в незацементованій зоні зовнішній тиск p_з визначають за тиском стовпа промивальної рідини за колоною за формулою (10.6);

б) в зацементованій зоні після очікування затвердіння цементу (ОЗЦ) зовнішній тиск в інтервалі, закріпленому попередньою проміжною колоною, визначають за тиском складового стовпа промивальної рідини і гідростатичного тиску стовпа води густиною r_гс = 1100 кг/м³;

Рисунок 10.7 – Епюр зовнішніх (а) та внутрішніх (б)

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Умови роботи обсадних колон у свердловині	\|	Надлишкових тисків

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.