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

Решение. Принимаем, что верхний конец хвостовика будет вхо­ дить в предыдущую колонну на 100 м; тогда длина хвостовика будет

3650 - (1650 - 100) = 2100 м.

Учитывая величину выхода инструмента из-под башмака хвосто­ вика, принимаем нижнюю секцию труб из стали группы прочности Д

<?н = Qiihi = 57,9 •150 = 8700 кг = 8,7 т.

Определяем дополнительное усилие при цементировании

Выше устанавливаем трубы из стали группы прочности Д с тол­

Выше устанавливаем трубы с толщиной стенки 8 мм (сталь группы прочности Д).

Длина секции труб составит

Выше устанавливаем трубы с толщиной стенки 9,5 мм. Длина сек­ ции труб

Вес секции труб с толщиной стенки 9,5 мм

(?9,б = <79.5^9,6 = 50,6-423 = 21 400 кг = 21,4 т.

Колонну-хвостовик заканчиваем трубами с толщиной стенки 11 мм, Длина секции

333

Принимаем

l'n = L — (Zn + 17+ 18+ Z9>6) = 2100- (150 +1100 + 330 + 423) = 97 m .

Вес секции труб с толщиной стенки 11 мм, расположенных в верхней части хвостовика,

<?п = 1’иЯп = 97 • 57,9 = 5600 кг = 5,6 т.

Общий вес хвостовика

Q = Qn + Qi + Qs + <?9,5+ Q'l1 = 8,7 + 41,8 + 14,2 + 21,4 + 5,6 = 91,7 т.

Результаты расчетов сводим в табл. 66.

С целью предохранения хвостовика от смятия, через каждые 200 м спуска следует заполнять трубы глинистым раствором, начи­ ная с глубины:

Определяем, какой группы прочности стали должны быть бу­ рильные трубы, расположенные на устье скважины,

п ( + + Q + (?доп)

F

где п — коэффициент запаса прочности на растяжение для буриль­ ных труб, принимаемый равным 1,3; q — вес 1 м бурильной колонны в кг; I — длина бурильной колонны в м + — площадь поперечного сечения бурильной трубы в см2.

< 7 - ^’3(1550 - 37,4+ 91700 + 21000) _ 52(ю

4^»i

Этому значению напряжений соответствует сталь группы проч­ ности Е (ат = 55 кге/мм2).

334

Спуск колонны секциями

В глубокие скважины эксплуатационные и промежуточные ко­ лонны спускают секциями (по частям). Преимущества этого метода: ускоряется процесс крепления нижней части ствола; снижается расход металла; для спуска тяжелых колонн можно использовать буровые установки нормальной грузоподъемности; можно приме­ нять ступенчатое цементирование. Нижняя секция спускается на бурильных трубах.

Сущность методики расчета эксплуатационной колонны при спуске ее секциями состоит в том, что каждую из частей колонны рассчитывают на смятие, а не на страгивание, а промежуточную колонну— наоборот.

Задача 202. В скважину глубиной 3900 м будет спущена 146-мм эксплуатационная колонна двумя секциями: первая секция длиной 1400 м (интервал 3900—2500 м), вторая секция длиной 2500 м (ин­ тервал 0—2500 м). Удельный вес глинистого раствора 1,3 гс/см3; длина интервала эксплуатационного объекта 300 м (3900—3600 м). Ожидаемое пластовое давление 400 кгс/см2, скважина газовая, опо­ рожнение полное, высота подъема цементного раствора до устья.

Решение.

4 Нижняя секция. Определяем величину фактического сминающего давления на глубине 3900 м

С учетом коэффициента запаса прочности на смятие, равного в зоне

Этому давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Е с толщиной стенки 11 мм, для которых рсы = 685 кгс/см2.

Исходя из размеров интервала эксплуатационного объекта, длину этой секции труб принимаем равной /е = 300 м. Вес секции

<?в = 300.37,5 = 11350 кг = 11,35 т.

Определяем фактическое сминающее напряжение на глубине 3900—

— 300 = 3600 м.

Рем. ф = 36У 3 = 468 кгс/см2.

С учетом коэффициента запаса прочности на смятие, принимаемого равным 1,15, будем иметь

Рем = Рем. фбсм = 468 • 1,15 = 538 кгс/см2.

Этому значению сминающего давления соответствуют трубы из стали группы прочности К с толщиной стенки 10 мм (рсм = 555 кгс/см2).

335

Трубы третьей секции принимаем из стали группы прочности К с толщиной стенки 9 мм. Допустимая глубина спуска этих труб определяется по формуле

Трубы четвертой секции принимаем из стали группы прочности Д

Длина третьей секции труб из стали группы прочности К с тол­ щиной стенки 9 мм составит

If = H f —ЯД = 3180 -2 9 8 0 = 200 м.

Вес секции

<?* = 20031,3 = 6260 кг = 6,3 т.

с толщиной стенки 10 мм равна

/Д = Я Д -Я Д = 2980 -250° = 480 м.

Вес этой секции

(?Д = 480-34,4 = 16500 кг = 16,5 т.

Таким образом, длина нижней секции колонны равна

1Я= JE + JK + if + гд = 300 + 420 + 200 + 480 = 1400 м.

Вес нижней секции колонны равен

& = <?&+ Qf0+ <?»к + ОД = 11,35 +14,5 + 6,3 +16,5 = 48,65 т.

Проверим коэффициент запаса прочности на внутреннее давление для труб четвертой секции

336

Определяем коэффициент запаса прочности на страгивание (для тех же труб)

0 Ю Д

х стр

^Стр --- ' <?н+ <?доп

(?доп = (0,02-3900 + 16 + 15)0,785-12,4* = 13100 кг = 13,1 т.

что вполне достаточно.

Таким образом, нижняя секция колонны будет иметь следующий вид (табл. 67):

Т а б л и ц а 67

Верхняя секция. Проверка на внутреннее давление 10-мм труб нижней секции, изготовленных из стали группы прочности Д, по­ казывает, что в колонне нче может быть установлено труб с меньшей толщиной стенки (меньше 10 мм) данной группы прочности стали. Поэтому верхнюю секцию принимаем из труб стали группы прочности

тывают на страгивание (каждую отдельно), и в необходимых случаях проверяют коэффициент запаса прочности на смятие и на внутреннее давление в наиболее опасных сечениях.