Файл: Мамедов, А. А. Нарушения обсадных колонн при освоении и эксплуатации скважин и способы их предотвращения.pdf

(45).

Как видно из рис. 13, напряжение в окружающей среде при расстоянии, равном трем радиусам колонны, сильно затухает (примерно в восемь раз уменьшается).

Начиная с расстояния, равного пяти ра­ диусам, кривая становится почти парал­ лельной оси абсцисс, и в дальнейшем значение а/ приблизительно остается по­ стоянным независимо от расстояния рь

На основании приведенных расчетов можно заключить, что эксцентричное рас­ положение корпуса перфоратора или за­ ряда в колонне в процессе перфорации мфкет привести к значительному нару­

дах в зависимости от их радиуса

Экспериментальные исследования сопротивляемости обсадных труб разрушению при перфорации

Для расчета труб на прочность при ударной нагрузке кроме расчетных формул необходимо иметь экспериментальные дан­ ные о сопротивляемости труб ударному разрушению. В на­ стоящее время, к сожалению, нет таких данных. Кроме того, мы не знаем величин коэффициентов затухания волн в про­ мывочной жидкости и в металле трубы, которые входят в рас­ четные формулы.

Таким образом, выбор обсадной трубы, обеспечивающей целостность низа колонны в процессе перфорации, с помощью расчета на прочность требует проведения ряда сложных эк­ спериментальных работ.

Исследования [55] показывают, что практически задача выбора труб для компоновки фильтровой части обсадной ко­ лонны может* быть успешно решена с помощью специально разработанной методики, основанной на статистике прострелен­ ных на стенде патрубков.

Методика выбора труб для фильтровой части колонны

Методика выбора труб для фильтровой части колонны за­ ключается в следующем: из трубы отрезают патрубки длиной

48

100 мм, которые затем простреливают в воде однозарядным перфоратором. После прострела фиксируют появление или от­ сутствие трещин в патрубке. Таким способом простреливают патрубки из сталей различных групп прочности и размеров. Патрубки из одной трубы подвергают прострелу различными типами перфораторов.

Сравнением длин трещин, возникающих при простреле, для каждой группы прочности стали и размера труб выбирается тот способ перфорации и вид перфоратора, который дает мень­ шую разрушаемость.

Сначала для уточнения приемлемости данной методики выб­ рали 12 труб, изготовленных из сталей групп прочности Д и К диаметром 168 мм с толщинами стенки 8,9 и 12 мм (|По три трубы каждого размера и группы прочности), у которых пред­ варительно отрезали патрубки длиной 100 мм для прострела однозарядным перфоратором.

Каждую трубу перфорировали пулевым залповым перфо­

100 мм. Затем результаты перфорации труб залповым перфо­ ратором ПБ2-100 в скважине сравнивали с результатами стен­

49

Из табл. 4 видно, что результаты, полученные при предло­ женной методике выбора труб, совпадают с результатами пер­ форации в скважине. Те трубы, в которых появились трещины в процессе испытаний в скважине, разрушились и на стенде.

Это говорит о том, что указанная методика выбора труб для нижней части колонны может с успехом применяться в неф­ тепромысловой практике.

Из табл. 4 также видно, что разрушаемость труб при прост­ реле в большой степени зависит от группы прочности труб. Тру­

стенок (9 и 12 мм), а трубы, менее склонные к хрупкому раз­ рушению (группы прочности Д), лучше сопротивлялись возник­ новению и развитию трещин, т. е. разрушались только имеющие толщину стенки 8 мм.

Ввиду того, что в некоторых случаях при простреле в оди­ наковой степени разрушаются трубы различных групп проч­ ности с одинаковой толщиной стенки, для выявления лучших из них признали целесообразным произвести прострел труб одной и той же группы прочности с различными толщинами стенок. С этой целью решили не простреливать трубы с различ­ ными толщинами стенок, предусмотренными ГОСТ 632—64, а из труб с максимальной толщиной стенок расточить патрубки с меньшими толщинами стенок.

Стендовые испытания патрубков

Для проведения серии экспериментов по указанной выше методике был оборудован стенд-камера. Стенд позволил про­ извести прострел патрубков одиночным зарядом перфоратора­ ми типа АПХ-98, ПКС-80. Прострел производился в воде. Прострелам подвергали патрубки из труб диаметрами 146 и 168 мм группы прочности Д, К, Л, с толщиной стенки 12 мм, которые растачивались до толщины 9 и 6 мм.

Всего было прострелено 636 патрубков, отрезанных от 35

50

построена диаграмма разрушаемости труб в зависимости от толщины их стенок (рис. 14). Из диаграммы видно, что на разрушаемость влияют толщина стенки, диаметр, группа проч­ ности стали труб, а также тип перфоратора.

С увеличением толщины стенки, как правило, разрушае­ мость патрубков для всех сталей уменьшается. Что касается влияния диаметра патрубков, то его увеличением разрушае­ мость уменьшается, но сказывается менее значительно, чем толщина стенки.

51

Сопоставление результатов прострела труб различных групп прочности показывает, что наименьшая разрушаемость наблю­ дается у патрубков группы прочности Л, при всех прочих рав­ ных условиях. В результате прострела перфоратором типа АПХ-98 разрушаемость патрубков меньше, чем перфоратором типа ПКС-80.

Как видно из приведенных выше исследований, на основе статистического анализа данных патрубков с различными тол­ щинами стенок, диаметрами и группами прочности, прострелен­ ных различными типами перфораторов, можно выбрать трубы для фильтровой части колонны, обеспечив отсутствие или ми­ нимальное трещинообразование в процессе залповой перфора­ ции.

Отметим, что указанная методика также позволяет произ­ вести выбор марки стали и разработки технологии получения труб новых групп прочности, отвечающих одному из важных эксплуатационных требований — сопротивляемости хрупкому разрушению.

НАРУШЕНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В ЗОНЕ ФИЛЬТРА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН

Причины нарушения

Эксплуатационная колонна представляет собой подземное

•сооружение, неразрывно связанное с окружающей средой, как в период строительства, так и в процессе эксплуатации. Поэ­ тому вопросы крепления скважины обсадными трубами в зоне фильтра должны решаться в непосредственной связи с окру­ жающей средой и технологией эксплуатации, так как в связи с эксплуатацией скважины характер нагрузок в этой зоне ме­ няется.

Однако до последнего времени при изучении вопросов креп-

.ления скважин этим факторам не придавали должного значе­ ния, так как считали, что нарушения эксплуатационных колонн в зоне фильтра якобы связаны, во-первых, действием дополни­ тельной боковой нагрузки окружающей среды, во-вторых, уменьшением прочности колонны в результате ослабления тру­ бы перфорированными отверстиями. Поэтому для предотвра­ щения таких нарушений предлагали брать завышенный коэффициент запаса прочности при смятии.

Так, например, Г. М. Саркисов считает, что дополнительная боковая нагрузка может возникать от динамической силы при гидравлическом ударе. Последний может иметь место в слу­ чае внезапного закупоривания фильтра. Формула для опреде­

52