Длина секции труб с б = 7 мм при астР = 1,15 будет равна
Qio—Qo— Qs |
8,26 — 15 — 23,8 |
n |
= 603 м, |
0,0249 |
т. e. эти трубы могут быть установлены в интервале 1930—1327 м. Выше устанавливаем трубы с б = 8 мм
85
-(8,26+ 15+ 23,8+ 15)
Эти трубы будут установлены в интервале 1327—897 м.
Выше устанавливаем трубы с б = |
9 |
мм |
100 |
35 |
|
|
1,15 |
1,15 |
= |
415 м. |
0,0313 |
|
|
Эти трубы будут установлены в интервале 897—482 м.
Выше устанавливаем трубы с б = |
10 мм: |
115 |
100 |
|
1,15 |
1,15 |
380 м. |
ho — 0,0344 |
Эти трубы будут установлены в интервале 482—102 м.
Для верхней секции принимаем трубы с б = 11 мм и получаем
|
коэффициент |
запаса прочности |
|
|
. |
___________________ 130___________________ |
1,25. |
|
Е стр |
8,26 + 1 5 + 2 3 ,8 + 1 5 + 1 2 + 1 3 + 13 ,1 + 3 ,8 3 |
|
|
Проверяем гидростатическое давление глинистого раствора на участке подошвы верхнего водоносного горизонта в пределах це ментного кольца
__ |
Н угл, р____0,3 8 8 # (Т2 — Tj) ув |
гл. р |
Ю,33 |
(#скв + р ) Угл. р * |
гДе Угл р — удельный вес глинистого раствора в гс/см3; ув — удель ный вес воды в гс/см3; — начальное значение СНС глинистого раствора в гс/см2; х2 — конечное значение СНС глинистого раствора
в гс/см2; |
dTр — диаметр |
обсадных труб в |
см; Н — расстояние от |
устья |
до |
соответствующего интервала в м; |
|
LDCKB— диаметр сква |
жины |
в |
см. |
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
2200-1,10 |
0,388 -2200(0,4 — 0,2)1,0 |
206,3 кгс/см2, |
|
|
10,33 |
(20 — 14,6) 1,10 |
|
|
|
|
|
что находится в пределах допустимой величины.
Результаты расчета эксплуатационной колонны на прочность приведены в табл. 63.
Т а б л и ц а 63
|
Толщина |
Глубина спуска |
|
|
|
|
Номер |
труб, |
м |
Длина |
Вес |
|
|
стенки |
|
|
“см |
“стр |
секции |
трубы, |
|
|
секции, |
секции, т |
|
мм |
ОТ |
до |
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
и |
0 |
102 |
102 |
3,83 |
|
1,25 |
2 |
10 |
102 |
482 |
380 |
13,10 |
— |
1,15 |
3 |
9 |
482 |
897 |
415 |
13,00 |
— |
1,15 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
8 |
897 |
1327 |
430 |
12,00 |
— |
1,15 |
5 |
7 |
1327 |
1930 |
603 |
15,00 |
1,15 |
— |
6 |
8 |
1930 |
2780 |
850 |
23,80 |
1,15 |
— |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
9 |
2780 |
3260 |
480 |
15,00 |
1,15 |
— |
. 8 |
10 |
3260 |
3500 |
240 |
8,26 |
1,23 |
— |
П р и м е ч а н и е . |
Вес колонны |
104 т. |
|
|
|
|
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ КОЛОННЫ НА ПРОЧНОСТЬ
Методика расчета промежуточной колонны на прочность зависит от цели и глубины ее спуска, условий бурения скважины и т. и. Промежуточная колонна рассчитывается на растяжение. Расчет на смятие делается только тогда, когда имеется опасность поглоще ния или выброса промывочной жидкости из скважины при бурении после спуска промежуточной колонны или когда скважину после спуска колонны бурят на растворе меньшего удельного веса по срав нению с удельным весом раствора, находящегося за колонной.
Промежуточные колонны, несущие противовыбросовое оборудо вание, рассчитываются на максимально возможное внутреннее давление при выбросе.
Расчет промежуточной колонны начинают с нижней секции, толщина стенки друб которой зависит от длины выхода инструмента за башмак колонны, количества спуско-подъемных операций и раз ности удельных весов глинистых растворов в колонне и за колонной. В процессе бурения скважины под эксплуатационную колонну низ промежуточной колонны подвергается динамическим нагрузкам со стороны бурильного инструмента. Поэтому нижние 100 м труб рекомендуется брать более толстостенными. После этого, выбрав минимальную толщину стенки труб и группу прочности стали, определяют наибольшую допустимую длину труб. Если эта длина равняется глубине спуска колонны, то всю колонну (за исключением нижних 100 м) составляют из этих труб. Если меньше — берут сле дующую толщину стенки и т. д.
После расчета на растяжение (страгивание) проверяют колонну на сопротивляемость избыточному наружному и внутреннему давле нию. Если после спуска промежуточной колонны бурение будет
продолжаться с промывкой утяжеленным глинистым раствором, удельный вес которого выше удельного веса жидкости за колонной, то
Р10
где уут гл |
— удельный вес утяжеленного |
глинистого |
раствора |
в |
гс/см’3; |
угл р — удельный |
вес глинистого |
раствора за |
колонной |
в |
гс/см3; Нх — расстояние |
от устья скважины до трубы, |
подверга |
ющейся проверке, т. е. до трубы с наименьшей толщиной стенки, в м. Проверяют коэффициент запаса прочности на внутреннее давле
ние.'
где рви — табличное значение внутреннего давления. Определяют также максимальное значение давления в конце цементирования
Р к ~ ОД (Я д . р — К ) (уц р — УгЛ. р)+ (0,02# +16).
Проверяют коэффициент запаса прочности на внутреннее давление для труб, расположенных на устье скважины,
Определяют безопасную глубину понижения уровня жидкости в ко лонне путем проверки на смятие только нижней секции труб
ЮРсм Нбез Угл. расм
гДе Рем — табличное значение сминающего давления в кгс/см2; аш — коэффициент запаса прочности на смятие.
Если вскрытие продуктивных пластов производится глинистым раствором, удельный вес которого меньше удельного веса раствора за колонной, то проверяют на смятие трубы с наименьшей толщиной
стенки. Для этого определяют сминающее давление |
по формуле |
Рем, ф — |
Нх (Угл. р— Угл. р. к) |
|
|
10 |
|
Определяют коэффициент запаса прочности на смятие |
®см |
Рем |
|
Рем. ф |
|
|
|
|
Если коэффициенты запаса |
прочности получаются |
достаточными |
и не возникает надобности в изменении толщин стенок, то расчет колонны на этом заканчивается.
Задача 187. Рассчитать на прочность промежуточную колонну диаметром 219 мм, если глубина спуска колонны 2200 м; подъем
цементного раствора за колонной 600 м; удельный вес цементного раствора 1,84 гс/см3; удельный вес глинистого раствора за колонной 1,25 гс/см3; глубина скважины 3200 м; удельный вес раствора после спуска колонны изменяется дважды: сначала 1,1 гс/см3, затем 1,6 гс/см3. Высота цементного стакана 20 м. При удельном весе раствора 1,1 гс/см3 возможно частичное снижение уровня раствора в скважине в результате поглощения на 200 м.
Решение. Учитывая значительный выход инструмента из-под баш мака колонны, принимаем нижние 100 м труб с толщиной стенки
9,5 мм. Вес этой секции труб |
равен |
|
|
(? 9 ,5 = |
9 9 ,5 ^ 9 .5 |
! |
|
где q95 — вес 1 м труб с толщиной стенки 9,5 мм в кг; |
— длина |
секции труб с толщиной стенки 9,5 мм в м, |
|
QB5= 50,6 «100 = 5060 |
кг = 5,06 т. |
|
Определяем дополнительное усилие при цементировании
<?доп = (Рг + Рст)
где р г — давление, затрачиваемое на преодоление гидравлических потерь,
рг = 0,0277+16.
77 — глубина спуска колонны в м.
рг = 0,02 • 2200 + 1 6 = 56 кгс/см2.
рст = 15 -г- 20J |
кгс/см2 — давление, |
возникающее |
при посадке |
пробки на кольцо «стоп»; dBH— внутренний диаметр |
труб в месте |
установки упорного |
кольца «стоп» |
в см. |
|
<?доп = |
(56 |
+18) 0,785 •202 |
= |
23 200 кгс = 23,2 тс. |
Принимаем сталь группы прочности Д (пт = 38 кгс/мм2) и опре деляем допустимую длину секции труб с толщиной стенки 7 мм
|
|
|
Q c t P |
' *?9,5 |
Qдоп |
|
|
|
|
|
Qстр |
|
|
|
|
|
?7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
@с7Тр — табличное |
значение страгивающего |
усилия |
для труб |
с толщиной стенки 7 мм в тс; астР — коэффициент |
запаса |
прочности |
на |
страгивание (для |
данных |
условий |
астр = 1 ,4 -г- 1,5); q7 — вес |
1 м труб с толщиной стенки 7 |
|
мм в т. |
|
|
|
|
|
100 |
— 5,06 —23,2 |
|
|
|
|
|
1,4 |
= 1130 м. |
|
|
|
|
|
0,0381 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вес секции труб с 6 = |
7 мм составляет Q7 = |
43 т. |
|
|
Определяем допустимую |
длину секции |
труб с |
толщиной стенки |
8 мм |
(?стр _ |
QcrP |
1 2 0 - 1 0 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Астр_____а стР |
1,4 |
= 332 м. |
|
|
98 |
|
0,0431 |
|
|
|
Вес секции труб с 5 = |
8 мм составляет Qg = |
14,3 т. |
|
Определяем допустимую длину секции труб с толщиной стенки |
9,5 |
мм |
|
|
150— 120 |
|
|
|
|
(?стр __ <?С ТР |
|
|
|
т = Астр |
*стр |
1,4 |
— 4*23 м. |
|
9 ,8 |
$9,5 |
0,0506 |
|
|
|
|
|
|
|
Вес секции труб с б = |
9,5 |
мм составляет 21,4 т. |
1 1 |
Определяем допустимую длину секции труб с толщиной стенки |
мм |
|
|
180 — 150 |
|
|
|
|
астр____^стр |
|
|
|
|
1,4 |
--- 370 |
м. |
|
|
9 1 1 |
|
0,0579 |
|
|
|
|
|
Принимаем /Д = 215 м. Вес этой секции |
= |
12,5 т. |
Тогда |
|
|
|
|
|
Я = гД+ гД+ гД6 + гД= 1130 + 332 + 523 + 215 = 2200 м.
Общий вес колонны составляет 96,26 т. Результаты расчетов сводим в табл. 64.
Толщина стенки труб, изго товленных из стали группы прочности Д, мм
И
9,5
8
7
9,5
Глубина спуска |
|
труб, |
м |
сек
|
ОТ |
до |
Длина ции, м
|
|
0 |
215 |
215 |
215 |
638 |
423 |
638 |
970 |
332 |
970 |
2100 |
ИЗО |
2100 |
2200 |
100 |
Т а б л и ц а |
64 |
|
1 м труб,
|
секции,
|
|
|
Вес кг
|
Вес т
|
1
|
57,9 |
12,50 |
50,6 |
21,40 |
43,1 |
14,30 |
38,1 |
43,00 |
50,6 |
5,06 |
Определяем избыточное наружное давление при переходе на рас твор удельного веса 1,6 гс/см3
р = 7ут~гд--р -^ р Я , = (2200 - 600) = 56 кгс/см2.
Определяем коэффициент запаса прочности на внутреннее дав ление
