Расчет обсадной колонны

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о виброситах

Процесс разделения суспензий по фракционному составу путем просеивания через вибрирующие сетки применяется в различных отраслях промышленности. Очистка бурового раствора от шлама с помощью вибрационных сит является также механическим процессом, в котором происходит отделение частиц определенного размера с помощью просеивающего устройства.

Главными факторами, определяющими глубину очистки и пропускную способность вибросита, являются размер ячеек сетки и просеивающая поверхность.

Схема вибросита: 1 - основание; 2 - приемник с распределителем потока; 5 - вибрирующая рама; 4 - сетка; 3 - вибратор; 6 - амортизаторы; 7 - поддон для сбора очищенного раствора

Вибрирующие рамы располагают как в горизонтальной, так и в наклонной плоскости, а их движение может быть возвратно-поступательным по прямой, эллипсообразным, круговым и комбинированным.

Длительный производственный опыт показал, что оптимальное соотношение между длиной и шириной просеивающих устройств составляет 2:1, а размеры сетки не должны превышать следующих: длина 2,6 м, ширина 1,3 м. Наибольшая производительность вибросита в том случае, когда шлам состоит из песка, наименьшая - когда шлам представлен вязкими глинами. В зависимости от типа и дисперсного состава шлама производительность вибросита может существенно изменяться.

Опыт применения вибросит для очистки бурового раствора показал, что эффективность очистки возрастает по мере увеличения времени нахождения частиц на сетке. Этого можно достичь увеличением длины сетки, снижением скорости потока, уменьшением угла наклона сетки, изменением направления перемещения частиц, уменьшением амплитуды колебаний сетки, одновременным использованием двух последовательных или параллельных сеток.

Эффективность работы вибросита (пропускная способность, глубина и степень очистки) зависит прежде всего от типа и рабочего состояния вибрирующей сетки. В настоящее время в отечественном бурении для очистки бурового раствора используют нержавеющую сетку с размером ячейки 0,7 х 2,3; 1 x 2,3; 1 x 5; 0,16 x 0,16; 0,2 x 0,2; 0,25 x 0,25; 0,4 x 0,4; 0,9 x 0,9; 1,6 x 1,6; 2 x 2 и 4 x 4 мм. В распоряжении буровиков США и Канады имеется 30 типоразмеров сеток для вибросит: от 12 до 80 отверстий на 1 см, причем величина открытой поверхности (в%) у разных сеток отличается незначительно (табл. 2.1).

Таблица 2.1 - Характеристика сеток для вибросит

Число отверстий на 1 см. длины и ширины	Диаметр проволоки, мм	Сторона отверстия	Открытая поверхность, %
12х12	0,33	0,518	38,0
20х20	-	0,280	30,3
24х24	0,19	0,234	30,5
24х16	0,22	0,2х0,41	31,1
28х12	0,19	0,18х0,66	40,3
32х10	0,13	0,140	33,0
32х32	0,14	0,178	31,4
40х40	-	-	-
56х56	-	-	-
80х80	-	0,074	34,1

Для очистки бурового раствора используют сетки с переплетениями проволок четырех типов: квадратным, прямоугольным, диагональным и двойным голландским. Наиболее часто используется квадратное переплетение, затем - прямоугольное, реже - диагональное и очень редко - голландское. При прочих равных условиях с помощью сеток с квадратным переплетением удаляют больше шлама, чем сетками с прямоугольным переплетением. Но при прямоугольном переплетении появляется возможность плести сетку из более толстой проволоки, поэтому такие сетки более долговечны.

Основные размеры зарубежных сеток с квадратным переплетением 12 х 12, 20 х 20, 24 х 24, 32 х 32, 48х48 и 80х80 отверстий на 1 см, основные размеры сеток с прямоугольными переплетениями 24х16 и 28х12 отверстий на 1 см. Выполнены они из проволоки диаметром 0,18 мм и имеют сторону ячейки размером 140 мкм.

Все сетки для очистки бурового раствора в настоящее время изготовляют, как правило, в виде кассет с боковым обрамлением. Такое изготовление позволяет осуществлять равномерное поперечное натяжение сетки при установке её на вибросите. Состояние натяжения сетки - важный технологический фактор, влияющий на эффективность работы вибросита. Поэтому натяжению сетки необходимо уделять большое внимание. Обычно поперечное натяжение каждой сетки на вибросите осуществляется шестью болтами. Развиваемое при этом суммарное натяжение достигает 50 кН на каждую сетку.

Считают, что только правильно установленная и нормально эксплуатируемая вибрирующая сетка позволяет использовать все технологические возможности вибросита. Плохо натянутые сетки в несколько раз менее долговечны. Сухие сетки изнашиваются быстрее влажных. Ускоряют износ сеток слишком жесткие опоры. Большое внимание уделяется даже схеме натяжения сетки. Вначале рекомендуется натягивать среднюю часть сетки с помощью центральных болтов, приложив к головке болта крутящий момент 34,5 Н*м. Затем надо затянуть крайние болты с таким же усилием и лишь после этого постепенно увеличить крутящий момент до 48 Н * м, начиная натяжение опять же от центра сетки.

Важную роль играет чистота сеток. Когда сетка забивается шламом, её очищают струей воздуха. Если такая очистка неэффективна, то сетку снимают и чистят проволочной щеткой с обратной стороны. Во время перерывов между циркуляциями сетку промывают и закрывают предохранительной крышкой, чтобы исключить её случайное механическое повреждение.

Засорить сетку могут соль, ангидрид, гипс, смазки, нефтепродукты. В таких случаях для промывания применяют пресную воду, 10%-ный раствор уксусной или соляной кислоты. Налипшие продукты нефти удаляют керосином или дизельным топливом. Такой тщательный выбор типоразмера сетки и поддержание её в рабочем состоянии объясняется тем, что именно эти факторы определяют в первую очередь эффективность очистки бурового раствора от шлама на вибрационных ситах.

На средства грубой очистки, т.е. вибросита, приходится большая часть очистки бурового раствора от шлама, поэтому именно им следует уделять наибольшее внимание. Для утяжеленных буровых растворов это в сущности, единственный высокоэффективный аппарат. В практике отечественного бурения широко используются одноярусные сдвоенные вибросита СВ-2 и СВ-2Б, а также одноярусные двухсеточные вибросита ЛВС-1.

2. Расчет обсадных колонн

2.1 Расчет эксплуатационной колонны

Диаметр эксплуатационной колонны D_эксп=178 мм.

Расстояние от устья скважины:

- до башмака колонны L=5000 м;

- до башмака предыдущей колонны L₀=2500 м;

- до уровня жидкости в колонне H=2000 м (при испытании на герметичность);

- до уровня жидкости в колонне H=3000 м (при освоении скважины).

Удельный вес:

- цементного раствора за колонной г_ц=18500 H/м³;

- испытательной жидкости г_ж=10000 Н/м³;

- бурового раствора за колонной г_р=14000 H/м³;

- жидкости в колонне г_в=11000 H/м³ (при освоении);

- жидкости в колонне г_в=8500 H/м³ (в период ввода в эксплуатацию);

- жидкости в колонне г_в=9500 H/м³ (при окончании эксплуатации).

Эксплуатационный объект расположен в интервале 4900 - 5000 м.

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n₁=1,20.

Для наглядности приведем порядок построения эпюр внутренних и наружных давлений, а также избыточных давлений.

Построение эпюр внутренних давлений

Определяем внутреннее давление в период ввода скважины в эксплуатацию по формуле (2.1):

при /2.1, с. 74/

при z=0 ;

при z=L

Внутреннее давление по окончании эксплуатации определяем по формуле (2.2):

p_вz=0 при ;

при /2.2, с. 74/

при z=0 ;

при z=L

Строим эпюру CD (рисунок 3)

Эпюра внутренних давлений

Построение эпюр наружных давлений

Определяем наружное давление для незацементированной зоны по формуле (2.3):

при /2.3, с. 76/

при z=0 ;

при z=h=3950 м;

Определяем наружное давление для зацементированной зоны:

- в интервале, закрепленной предыдущей колонной, по формуле (2.4):

при /2.4, с. 76/

при z=h ;

при z=L₀=4000 м;

.

- в интервале открытого ствола с учетом пластового давления

z=S₁=3850 м

МПа

z=L=6000 м;

МПа

Строим эпюру ABCD (рисунок 4).

Определяем наружное давление с учетом давления составного столба тампонажного и бурового растворов по всей длине скважины по формулам (2.5) и (2.6) на момент окончания цементирования:

при /2.5, с. 77/

при z=0 ;

при z=h=3500 м;

при /2.6, с. 77/

при z=L=6000 м;

Построение эпюр избыточных наружных давлений

Определяем избыточное наружное давление на момент окончания цементирования по формулам (2.7) и (2.8):

при /2.7, с. 77/

при z=0

при z=h

 при /2.8, с77/

при z=L

Определяем избыточное наружное давление для процесса испытания колонны на герметичность снижением уровня:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при /2.9, с. 77/

при z=0

при z=H=2000 м

при /2.10, с. 79/

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11):

при /2.11, с. 79/

при z=L₀

при z=S ₁

при z=S ₂

Определяем избыточное наружное давление при освоении скважины:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=3000 м при

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11):

при z=L₀

при z=S ₁

при z=S ₂

Строим эпюру ABCDE (рисунок 5).

Определяем избыточное наружное давление по окончании эксплуатации:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=3000 м при

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11), где p_Hz в зоне эксплуатационного объекта принимаем по давлению гидростатического столба воды с удельным весом г_ГС=1,1*10⁴ Н/м³:

при z=L₀

при z=S₁

при z=5900 (p_нz=p_плz)

при z=5900 (p_нz=10^-6 * г_ГС*z)

при z=S₂

Строим эпюру ABC'D'E'GG'F'

Эпюра наружных избыточных давлений

Построение эпюры избыточных внутренних давлений при испытании на герметичность в один прием без пакера

Избыточное внутреннее давление при испытании на герметичность в один прием без пакера определяем:

- в незацементированной зоне - по формуле (2.12):

при /2.12, с. 80/

при z=0 p_ви=9,9 МПа

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.13)

/2.12, с. 80/

при z=L₀

при z=S₁

при z=L

Расчет избыточных наружных давлений производим по обобщенным значениям п. 7.1.3.3 (эпюра АВС'D'E'GF) для стадий освоения и окончания эксплуатации скважины, а внутренних для процесса испытания колонны на герметичность п. 7.1.4.1 (эпюра ABCD):

p_HИL=30 МПа p_HИL*n₁=(30*1,2) МПа=36 МПа.

По прил. 2 /1, с. 111/ находим, что этому давлению соответствуют трубы группы прочности D с толщиной стенки д=7,4 мм, для которых p_кр=36,9 МПа.

Длина 1-ой секции l₁=150 м (100 м плюс 50 м выше кровли эксплуатационного пласта). Вес ее Q₁=(150*0,194)=29,1 кН [q₁=0,194 /прил. 12, с. 150/].

По эпюре (рисунок 5) определяем расчетное давление p_ниz на уровне верхнего конца I-ой секции на глубине L₁=5850 м; p_ниz=32МПа. Этому давлению при n₁=1,0 соответствуют трубы группы прочности D c д=7,4 мм, для которых p_кр=36,9 МПа. Определяем значение p'_кр2 для труб 2-ой секции по формуле /2.38, с./ для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса I-ой секции:

Этому значению соответствует глубина спуска 2-ой секции, равная =5800 м, следовательно, уточненная длина I-ой секции

=(6000-5800) м=200 м, а вес ее кН.

Для 3-й секции выбираем трубы группы прочности Д c д=7,4 мм, p_кр=36,9 МПа. Это давление имеет место на глубине L₂=3800 м. Следовательно, длина 2-й секции l₂=м, а вес ее

кН.

Определим величину по формуле 2.38 /1, с. / для условий двухосного нагружения с учетом значений растягивающих нагрузок от веса двух первых секций

Для полученного значения находим уточненную глубину спуска 3-й секции м и уточненную длину 2-й секции м, а вес ее кН.

4-ю секцию составляем из труб группы прочности Д с д=6,4 мм p_кр=29,5 МПа, эти трубы могут быть установлены на глубине L₃=3500 м,

l₃=м, а вес ее кН.

Для условия двухосного нагружения находим с учетом растягивающих нагрузок от веса трех секций

Уточненная глубина спуска 4-й секции , уточненная длина 3-й секции м, а вес ее

кН.

Длину 4-й секции выбираем из расчета на растяжение по формуле /2.49, с. 1/, /прил. 5, с. 136/; .

кН.

Вес четырех секций

Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₄=(6000-200-1600-1700-439)=2061 м, составляет p_ви2016=35 МПа.

По приложении 4/1, с. 126/ p_т=37,3 МПа для д=6,4 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=37,3/34=1,1.

5-ю секцию составляем из групп прочности Е с д=8,6 мм q=0,194 кН

Вес пяти секций

Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₅=(6000-200-1600-1700-439-790)=1271 м, составляет p_ви1271=38 МПа.

По приложении 4 /1, с. 126/ p_т=72,5 МПа для д=8,6 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=72,5/38=1,92.

6-ю секцию составляем из групп прочности Л с д=10,6 мм q=0,266 кН

Для 6-й секции достаточно длина 1271 м, вес ее кН.

Запас прочности на внутреннее давление для 6-й секции достаточен.

Общий вес колонны

Таблица 1 - Конструкция эксплуатационной колонны d=114 мм

Номер секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, мм	Вес секции, кН
1 2 3 4 5 6	Д E Д Д Е Л	7,4 7,4 7,4 6,4 8,6 10,4	200 1600 1700 439 790 1271	38,8 310,4 329,8 74,19 153,26 246,57
Всего		6000	1153,02

колонна эксплуатационный эпюра герметичность

2.2 Расчет промежуточной колонны-2

Диаметр эксплуатационной колонны D_пром=178 мм.

Расстояние от устья скважины:

- до башмака колонны L=4000 м;

- до башмака предыдущей колонны L₀=2500 м;

- до уровня жидкости в колонне H=1300 м (при испытании на герметичность);

- до уровня жидкости в колонне H=2000 м (при освоении скважины).

Удельный вес:

- цементного раствора за колонной г_ц=18500 H/м³;

- испытательной жидкости г_ж=10000 Н/м³;

- бурового раствора за колонной г_р=14000 H/м³;

- жидкости в колонне г_в=11000 H/м³ (при освоении);

- жидкости в колонне г_в=8500 H/м³ (в период ввода в эксплуатацию);

- жидкости в колонне г_в=9500 H/м³ (при окончании эксплуатации).

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n₁=1,20.

Для наглядности приведем порядок построения эпюр внутренних и наружных давлений, а также избыточных давлений.

Построение эпюр внутренних давлений

Определяем внутреннее давление в период ввода скважины в эксплуатацию по формуле (2.1):

при /2.1, с. 74/

при z=0 ;

при z=L

Внутреннее давление по окончании эксплуатации определяем по формуле (2.2):

p_вz=0 при ;

при /2.2, с. 74/

при z=0 ;

при z=L

Построение эпюр наружных давлений

Определяем наружное давление для незацементированной зоны по формуле (2.3):

при /2.3, с. 76/

при z=0 ;

при z=h=2450 м;

Определяем наружное давление для зацементированной зоны:

- в интервале, закрепленной предыдущей колонной, по формуле (2.4):

при /2.4, с. 76/

при z=h ;

при z=L₀=2500 м;

.

- в интервале открытого ствола с учетом пластового давления

z=S₁=3850 м

МПа

z=L=4000 м;

МПа

Определяем наружное давление с учетом давления составного столба тампонажного и бурового растворов по всей длине скважины по формулам (2.5) и (2.6) на момент окончания цементирования:

при /2.5, с. 77/

при z=0 ;

при z=h=2450 м;

при /2.6, с. 77/

при z=L=4000 м;

Построение эпюр избыточных наружных давлений

Определяем избыточное наружное давление на момент окончания цементирования по формулам (2.7) и (2.8):

при /2.7, с. 77/

при z=0

при z=h

при /2.8, с77/

при z=L

3.2.3.2 Определяем избыточное наружное давление для процесса испытания колонны на герметичность снижением уровня:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при /2.9, с. 77/

при z=0

при z=H=1300 м

при /2.10, с. 79/

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11):

при /2.11, с. 79/

при z=L₀

при z=S ₁

при z=L

Определяем избыточное давление наружное давление при освоении скважины:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=2000 м при

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11):

при z=L₀

при z=S ₁

при z=L

Определяем избыточное наружное давление по окончании эксплуатации:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=2000 м при

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11), где p_Hz принимаем по давлению гидростатического столба воды с удельным весом г_ГС=1,1*10⁴ Н/м³:

при z=L₀

при z=S₁

при z=3900 (p_нz=p_плz)

при z=3900 (p_нz=10^-6 * г_ГС*z)

при z=S₂

Избыточное внутреннее давление при испытании на герметичность в один прием без пакера определяем:

- в незацементированной зоне - по формуле (2.12):

при /2.12, с. 80/

при z=0 p_ву=6,6 МПа

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.13)

 /2.12, с. 80/

при z=L₀

при z=S₁

при z=L

Расчет избыточных наружных давлений производим по обобщенным значениям п. 2.2.3.3 (эпюра АВС'D'E) для стадий освоения и окончания эксплуатации скважины, а внутренних для процесса испытания колонны на герметичность п. 2.2.4.1 (эпюра ABCD):

p_HИL=21 МПа p_HИL*n₁=(21*1,2) МПа=25,2 МПа.

По прил. 2 /1, с. 111/ находим, что этому давлению соответствуют трубы группы прочности Д с толщиной стенки д=11,5 мм, для которых p_кр=36,9 МПа.

Длина 1-ой секции l₁=1500 м. Вес ее Q₁=(1500*0,473)=709,5 кН [q₁=0,473 /прил. 12, с. 150/].

По эпюре (рисунок 9) определяем расчетное давление p_ниz на уровне верхнего конца I-ой секции на глубине L₁=2500 м; p_ниz=26,05МПа. Этому давлению при n₁=1,0 соответствуют трубы группы прочности Д c д=10,4 мм, для которых p_кр=31,7 МПа. Определяем значение p'_кр2 для труб 2-ой секции по формуле /2.38, с./ для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса I-ой секции:

Этому значению соответствует глубина спуска 2-ой секции, равная =2800 м, следовательно, уточненная длина I-ой секции

=(4000-2800) м=1200 м, а вес ее кН.

Для 3-й секции выбираем трубы группы прочности Д c д=9,2 мм, p_кр=25,9 МПа. Это давление имеет место на глубине L₂=2000 м. Следовательно, длина 2-й секции l₂=м, а вес ее

кН.

Определим величину по формуле 2.38 /1, с. / для условий двухосного нагружения с учетом значений растягивающих нагрузок от веса двух первых секций .

Для полученного значения находим уточненную глубину спуска 3-й секции м и уточненную длину 2-й секции м, а вес ее кН.

Длину 3-й секции выбираем из расчета на растяжение по формуле /2.49, с. 1/, /прил. 5, с. 136/; .

кН.

Вес трех секций

Определяем внутреннее давление для 3-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₃=(4000-1200-1000-332)=1468 м, составляет p_ви1468=24 МПа.

По приложении 4/1, с. 126/ p_т=34,3 МПа для д=9,2 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=34,3/24=1,37.

4-ю секцию составляем из групп прочности Д с д=11,5 мм q=0,473 кН

Вес четырех секций

Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₄=(4000-1200-1000-332-360)=1108 м, составляет p_ви1108=24 МПа.

По приложении 4 /1, с. 126/ p_т=42,9 МПа для д=8,6 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=42,9/24=1,79.

5-ю секцию составляем из групп прочности Д с д=12,7 мм q=0,266 кН

Для 5-й секции достаточно длина 1108 м, вес ее кН.

Запас прочности на внутреннее давление для 6-й секции достаточен.

Общий вес колонны

Таблица 2 - Конструкция промежуточной колонны-1 d=178 мм

Номер секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, мм	Вес секции, кН
1 2 3 4 5	Д Д Д Д Д	11,5 10,4 9,2 11,5 12,7	1200 1000 332 360 1108	567,3 430 127,82 170,28 570,62
Всего		4000	1866,02

2.3 Расчет промежуточной колонны-1

Диаметр эксплуатационной колонны D_пром=245 мм.

Расстояние от устья скважины:

- до башмака колонны L=2500 м;

- до башмака предыдущей колонны L₀=650 м;

- до уровня жидкости в колонне H=1000 м (при испытании на герметичность);

- до уровня жидкости в колонне H=1500 м (при освоении скважины).

Удельный вес:

- цементного раствора за колонной г_ц=18500 H/м³;

- испытательной жидкости г_ж=10000 Н/м³;

- бурового раствора за колонной г_р=14000 H/м³;

- жидкости в колонне г_в=11000 H/м³ (при освоении);

- жидкости в колонне г_в=8500 H/м³ (в период ввода в эксплуатацию);

- жидкости в колонне г_в=9500 H/м³ (при окончании эксплуатации).

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n₁=1,20.

Для наглядности приведем порядок построения эпюр внутренних и наружных давлений, а также избыточных давлений.

Определяем внутреннее давление в период ввода скважины в эксплуатацию по формуле (2.1):

при /2.3, с. 74/

при z=0 ;

при z=L

Внутреннее давление по окончании эксплуатации определяем по формуле (2.2):

p_вz=0 при ;

при /2.2, с. 74/

при z=H ;

при z=L

Определяем наружное давление для незацементированной зоны по формуле (2.3):

при /2.3, с. 76/

при z=0 ;

при z=h=600 м;

3.3.2.2 Определяем наружное давление для зацементированной зоны:

- в интервале, закрепленной предыдущей колонной, по формуле (2.4):

при /2.4, с. 76/

при z=h ;

при z=L₀=650 м;

.

- в интервале открытого ствола с учетом пластового давления

z=L=2500 м; p_нL=30 МПа.

Определяем наружное давление с учетом давления составного столба тампонажного и бурового растворов по всей длине скважины по формулам (2.5) и (2.6) на момент окончания цементирования:

при /2.5, с. 77/

при z=0 ;

при z=h=600 м;

при /2.6, с. 77/

при z=L=2500 м;

Построение эпюр избыточных наружных давлений

Определяем избыточное наружное давление на момент окончания цементирования по формулам (2.7) и (2.8):

при /2.7, с. 77/

при z=0

при z=h

при /2.8, с77/

при z=L

Определяем избыточное наружное давление для процесса испытания колонны на герметичность снижением уровня:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при /2.9, с. 77/

при z=0

при z=H=1000 м

при /2.10, с. 79/

при z=Н

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11):

при /2.11, с. 79/

при z=L₀

при z=L

Определяем избыточное наружное давление при освоении скважины:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=1500 м при

при z=h=600

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11):

при z=L₀

при z=L

Определяем избыточное наружное давление по окончании эксплуатации:

- в незацементированной зоне - по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=1500 м при

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.11), где p_Hz в зоне эксплуатационного объекта принимаем по давлению гидростатического столба воды с удельным весом г_ГС=1,1*10⁴ Н/м³:

при z=L₀

при z=L

Избыточное внутреннее давление при испытании на герметичность в один прием без пакера определяем:

- в незацементированной зоне - по формуле (2.12):

при /2.12, с. 80/

при z=0 p_ви=9,625 МПа

при z=h

- в зацементированной зоне - по формуле (2.13)

/2.12, с. 80/

при z=L₀

при z=L

Расчет избыточных наружных давлений производим по обобщенным значениям п. 7.3.3.3 (эпюра АВС'D'E) для стадий освоения и окончания эксплуатации скважины, а внутренних для процесса испытания колонны на герметичность п. 2.3.4.1 (эпюра ABCD):

p_HИL=27,5 МПа p_HИL*n₁=(27,5*1,2) МПа=33 МПа.

По прил. 2 /1, с. 111/ находим, что этому давлению соответствуют трубы группы прочности Е с толщиной стенки д=13,8 мм, для которых p_кр=39,2 МПа.

Длина 1-ой секции l₁=1500 м. Вес ее Q₁=(1500*0,789)=1183,5 кН [q₁=0,789 /прил. 12, с. 150/].

По эпюре (рисунок 12) определяем расчетное давление p_ниz на уровне верхнего конца I-ой секции на глубине L₁=1000 м; p_ниz=16МПа. Этому давлению при n₁=1,0 соответствуют трубы группы прочности Е c д=10,0 мм, для которых p_кр=18,9 МПа. Определяем значение p'_кр2 для труб 2-ой секции по формуле /2.38, с./ для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса I-ой секции:

Этому значению соответствует глубина спуска 2-ой секции, равная =800 м, следовательно, уточненная длина I-ой секции

=(2500-800) м=1700 м, а вес ее кН.

Для 3-й секции выбираем трубы группы прочности Д c д=10,0 мм, p_кр=16,2 МПа. Это давление имеет место на глубине L₂=700 м. Следовательно, длина 2-й секции l₂=м, а вес ее

кН.

Определим величину по формуле 2.38 /1, с. / для условий двухосного нагружения с учетом значений растягивающих нагрузок от веса двух первых секций .

Для полученного значения находим уточненную глубину спуска 3-й секции м и уточненную длину 2-й секции м, а вес ее кН.

Длину 3-й секции выбираем из расчета на растяжение по формуле /2.49, с. 1/, /прил. 5, с. 136/; .

кН.

Вес трех секций

Определяем внутреннее давление для 3-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₃=(2500-1700-300-190)=310 м, составляет p_ви310=16 МПа.

По приложении 4/1, с. 126/ p_т=27,2 МПа для д=10,0 мм, запас прочности n₃= p_т/ p_виz=27,2/16=1,7.

4-ю секцию составляем из групп прочности Д с д=11,1 мм q₄=0,644 кН

Вес четырех секций

Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы составляет p_ви=17,875 МПа.

По приложении 4 /1, с. 126/ p_т=30,1 МПа для д=11,1 мм, запас прочности n₃= p_т/ p_виz=30,1/17,875=1,68.

Для 4-й секции достаточно длина 310 м, вес ее кН.

Общий вес колонны

Таблица 3 - Конструкция промежуточной колонны-2 d=245 мм

Номер секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, мм	Вес секции, кН
1 2 3 4	E E Д Д	11,5 10,4 9,2 11,5	1700 300 190 310	1341,3 175,8 111,34 199,64
Всего		2500	1828,08

Список источников

1 Справочник конструктора - машиностроителя. Анурьев В.И. - в 3 томах. 8 изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой - М.: Машиностроение, 2001.

2 Ганджумян, Р.А. Инженерные расчеты при бурении глубоких скважин: справочное пособие./ Р.А. Ганджумян, А.Г. Калинин, Б.А. Никитин. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 2000. - 489 с.:ил.

3 Алексеевский, Г.В. Буровые установки Уралмашзавода./ Г.В. Алексеевский. - М.: Недра, 1981. - 528 с.

4 Баграмов Р.А. Буровые машины и комплексы/ Р.А. Баграмов. - М.: «Недра», 1988.

5 Лесенский В.А., Ильский А.Л. Буровые машины и механизмы/В.А. Лесенский, А.Л. Ильский. - М.: «Недра», 1980.

6 Чичеров Л.Г. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования/ Л.Г. Чичеров, Г.В. Молчанов, А.М. Рабинович - М.: «Недра», 1987.

Размещено на Allbest.ru