Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЛИНЕНИЯ И РАЗГРУЗКИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Задача 196. Определить удлинение обсадной колонны в резуль­ тате растяжения под действием собственного веса, если диаметр обсадной колонны 219 мм; толщина стенки труб 12,5 мм; глубина спуска обсадной колонны 1900 м.

Решение. Определяем вес обсадной колонны

Q = gL,

где q — вес 1 м обсадной колонны в кг; L — глубина спуска обсад­ ной колонны в м.

<? = 65,2-1900 = 124 000 кг.

Определяем площадь сечения труб по формуле

F = ?-{D*-d*),

где D — наружный диаметр обсадных труб в см; d — внутренний диаметр обсадных труб в см;

F — 0,185 (21,92 — 19,42) = 83 см2.

Определяем удлинение обсадной колонны

где Е — модуль упругости в кгс/см2.

, 124000-190 000

135 см.

А ^ 2,1 •10в . 83

Задача 197. Определить, на сколько разгрузится в своем весе обсадная колонна диаметром 219 мм, если спускать ее с обратным клапаном без долива в скважину глубиной 2000 м, заполненную глинистым раствором плотностью 1,25 г/см3. Толщина стенки об­ садных труб 9,5 мм.

Решение. Определяем вес обсадной колонны

Qi = Lq,

где L — глубина спуска обсадной колонны в м; q — вес 1 м обсад­ ной колонны в кг.

&«■ 2000.50,6 = 101 200 кг = 101,2 т.

Определяем вытесняемый объем глинистого раствора

V 1== 4 L,

329

где D H— наружный диаметр обсадной колонны в м.

Vx= 0,785 • 0,2192 •2000 = 75,3 м3.

Определяем вес вытесняемого объема глинистого раствора

где Угл.р — плотность глинистого раствора в т/м3.

Qt = 75,3-1,25 = 94 т.

Определяем разгрузку обсадной колонны

Qx—(?2 = 101,2 — 94 = 7,2 т.

Задача 198. Определить разгрузку обсадной колонны диамет­ ром 146 мм с толщиной стенки 10 мм, спускаемой в скважину глу­ биной 3000 м без обратного клапана. Плотность глинистого раствора в скважине 1,4 т/м3.

Решение. Определяем вес обсадной колонны (в воздухе)

Q1 = £Jq = 3000• 34,4 = 103 200 кг = 103,2 т.

Определяем вес обсадной колонны в глинистом растворе

где ум — плотность материала труб в т/м3.

^ = 103'2 ( , - w ) = 84'5 т-

Определяем, на сколько разгрузилась обсадная колонна,

= 103,2-84,5 = 18,7 т.

Задача 199. Определить допустимое снижение веса обсадной ко­ лонны диаметром 219 мм, предупреждающее продольный изгиб нижней части колонны, если толщина стенки труб 9,5 мм, а башмак колонны установлен в твердых породах.

Решение. Определяем предельную длину части колонны, кото­ рая может вызвать продольный изгиб,

4itfEI

д

где Е — модуль упругости в кгс/см2; I — момент инерции сечения трубы в см4.

/ = - ^ ( Д 4„ -с2 £ н).

330

DH— наружный диаметр трубы в см; dB„ — внутренний диаметр

то предельная длина части колонны определяется по формуле

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ГЛИНИСТОГО РАСТВОРА, ДОЛИВАЕМОГО В КОЛОННУ ПРИ СПУСКЕ ЕЕ С ОБРАТНЫМ КЛАПАНОМ

Задача 200. Определить, какое количество глинистого раствора надо долить в обсадную колонну диаметром 219 мм с толщиной сте­ нок труб 9,5 мм, спускаемую с обратным клапаном на глубину 2700 м в скважину, заполненную глинистым раствором плотностью 1,2 т/м3, чтобы облегчить ее вес до 40 т.

Решение. Определяем вес обсадной колонны

Qi = Lq —2700 • 50,6 = 136 800 кг = 136,8 т.

Определяем вытесняемый объем глинистого раствора

L = 0,785 •0,2192 • 2700 = 101,8 м3.

Определяем вес вытесняемого объема глинистого раствора

& = ^ гл. р = 101,8 -1,2 = 122,3 т.

Определяем облегчение веса колонны

(?i — (?2 = 136,8 — 122,3 = 14,5 т.

Для того чтобы облегчить вес колонны до 40 т, необходимо до­ лить в колонну определенное количество глинистого раствора. Это количество можно определить из следующего равенства: i

(<?1-< ? дол)-< ? 2= 40 т .

Откуда

(?дол = 40 + (?2 Qv

где (?дол — вес доливаемого в колонну глинистого раствора в т.

<5*дол = 40-1-122,3 — 136,8 = 25,5 т.

331

Определяем, какому объему соответствует этот вес (25,5 т),

Определяем высоту столба этого глинистого раствора в колонне

k:4F2

где Z>BH— внутренний диаметр обсадной колонны в м.

РАСЧЕТ КОЛОНН-ХВОСТОВИКОВ И ОБСАДНЫХ КОЛОНН, СПУСКАЕМЫХ СЕКЦИЯМИ, НА ПРОЧНОСТЬ

Спуск колонн-хвостовиков

Крепление скважин хвостовиками имеет ряд преимуществ перед спуском сплошных колонн: ускоряется процесс крепления ствола скйажины; значительно снижается расход металла; для спуска об­ садных колонн на большую глубину можно использовать облегчен­ ные буровые установки.

Хвостовик может выполнять роль промежуточной или эксплуата­ ционной колонны. Как эксплуатационная колонна он может состоять из сплошных или перфорированных обсадных труб. Хвостовик может быть составлен из муфтовых обсадных труб с резьбовыми соединениями, из обсадных труб со сварными соединениями или быть комбинированным. Хвостовик спускается на бурильных тру­ бах.

Расчет колонны хвостовика на прочность производится аналогич­ но расчету промежуточной или эксплуатационной колонны (в зави­ симости от его функции). Кроме того, рекомендуется проверить коэффициент запаса прочности на растяжение для бурильных труб, установленных на устье скважины.

Если хвостовик выполняет роль промежуточной колонны, жела­ тельно увеличивать толщину стенок с целью предупреждения их истирания в процессе бурения скважины.

Хвостовик необходимо соединять с предыдущей колонной при помощи такой подвески, которая позволяет устанавливать его под натяжкой с целью устранения продольного изгиба.

Задача 201. Рассчитать колонну-хвостовик, выполняющую роль промежуточной колонны, если ее диаметр 219 мм; глубина спуска 3650 м; удельный вес промывочной жидкости в скважине 1,6 гс/см3; глубина спуска предыдущей промежуточной колонны 1650 м; диа­ метр бурильных труб 146 мм (6 = 10 мм); цементирование будет производиться с применением упорного кольца «стоп» и продавочной пробки. Выход инструмента из-под башмака хвостовика 1350 м.

332