Эксплуатационные скважины для освоения месторождений Западной Сибири
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
±ыточных давлений строятся для периодов, когда наружные избыточные давления достигают максимальных значений (испытание колонны на герметичность снижением уровня и период окончания эксплуатации скважины).
Строятся эпюры ABCDE ABCDIGGIF соответственно рассчитанным значениям наружных избыточных давлений для периодов испытания колонны на герметичность снижением уровня и конца эксплуатации скважины, рис.2.5
Рассчитывается избыточное внутреннее давление при испытании обсадной колонны на герметичность снижением уровня в один прием без пакера.
а). В незацементированной зоне внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
РВИZ= РОП - 10-6 (q Р - q Ж) Z при 0 ?Z?h, (2.82)
где РОП - минимальное давление опрессовки, МПа (РОП =12,5 МПа (см. табл.2.1 [12]).
При Z=0: РВИZ=12,5 МПа.
При Z=h=400м: РВИh=12,5 - 10-6 (1,08 - 1,0) 104 400=12,18 МПа.
б). В зацементированной зоне внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
РВИZ= РОП + 10-6 q Ж Z - РРЛZ при 0 ?Z?h. (2.83)
При Z=L0=600 м: РВИL0=12,5+10-6 1,0 104 600 - 6,34=12,16 МПа.
При Z= S1=2770 м: РВИS1 =12,5+10-6 1,0 104 2770 - 27,9=12,3 МПа.
При Z=L=2825м: РВИL =12,5+10-6 1,0 104 2825 - 28,5=12,25 МПа.
Строится эпюра внутренних избыточных давлений ABCDE рис.2.6
Конструкция обсадной колонны характеризуется: типом труб (их соединений), наружным диаметром обсадных труб, толщиной стенок, а также материалом труб (группой прочности).
Сконструированная колонна должна обеспечить прочность на расчетные виды нагрузок во всех сечениях и в тоже время обладать минимальной, экономически целесообразной материалоемкостью для данных условий.
Диаметр колонны был определен ранее и составляет 146 мм.
Для комплектования обсадной колонны диаметром 146 мм принимаются обсадные трубы муфтового соединения с резьбой трапециидального профиля типа ОТТМ по ГОСТ 632 - 80 исполнения "А", группа прочности стали - "Е".
Основные прочностные характеристики для принятых труб по справочным данным приведены в табл.2.13.
В данном случае профиль ствола скважины - наклонно направленный, поэтому следует учитывать влияние изгиба ствола скважины в зависимости от интенсивности искривления.
Проводится анализ прочностных характеристик: в данном случае даже наименьшая толщина стенки труб должна обеспечить условие:
n2=РВИ /РВИО, (2.84)
где n2 - коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление;
РВИО - наибольшее внутреннее избыточное давление, МПа;
РВИ - внутреннее избыточное давление при котором напряжение в теле трубы достигают предела текучести, для меньшей толщины стенки, МПа.
n2=42,9 /12,5=3,4>1,15, что допустимо [12].
На основании этого в дальнейшем проверку секций на внутреннее избыточное давление не производится.
Определяются параметры секций по действию наружных давлений, начиная с первой секции.
Расчет параметров секций обсадной колонны проводим для процесса, когда наружное избыточное давление достигает максимальных значений. Согласно рис.2.5 наружные избыточные давления на забое скважины достигают значения РНИL=26,3 МПа. Толщина стенки труб 1-ой секции должна обеспечить такую прочность на наружное избыточное давление, которое удовлетворяет условию:
РIНИL?PHИL n1, (2.85)
Таблица 2.13. Основные характеристики для обсадных труб
Наружный диаметр, мТолщина стен-ки, ммКритические давления, МПаРастягивающие нагрузки, при которых напряжения в теле трубы достигают предела текучести, кНВнутренние давления, при которых напряжения в теле трубы достигают предела текучести, МПаСтрагивающие нагрузки для соединений труб, кНВес 1 м трубы, кН0,1466,5
7,0
7,7
8,5
9.5
10.7 -
27,7
34,2
41,6
50,7
61,0--
983
1118
1245
1418
159842,9
46,2
50,8
56,1
62,7
70,6931
1019
1147
1294
1480
16960,226
0,243
0,265
0,290
0,321
0,358
РIНИL?26,31,2=31,56 МПа.
По табл.2.13. видно, что этому давлению соответствует трубы с толщиной стенки 7,7 мм, для которых Р1КР=34,2 МПа.
Длина 1-ой секции l1=110 м (60 м плюс 50 м выше кровли эксплуатационного объекта). Вес ее определяется по формуле:
Q i=q i l i, (2.86)
где Q i - вес соответствующей i-ой секции, кН;
q i - вес 1м трубы соответствующей i-ой секции, кН;
l i - длина соответствующей i-ой секции, кН.
Q 1=0,265 110 =29,1 кН.
По эпюре (рис.2.5) находится давление РНИZ на уровне верхнего конца 1-ой секции на глубине 2990 м РНИZ=25,9 МПа. Следующая секция имеет толщину 7,0 мм для которых Р1КР =27,7 МПа. Определяется значения РКР2 для труб второй секции. Из условий двухосного напряжения с учетом растягивающих нагрузок от веса 1-ой секции по формуле:
PIКРi+1= PКРi+1 (1-0,3 (Q i/Q i+1)) МПа, (2.87)
где Q i - вес предыдущей секции, кН;
Q i+1 - растягивающая нагрузка при которой напряжения в теле трубы достигают предела текучести для определяемой секции, кН;
PКРi+1 - наружное избыточное давление на глубине установки определяемой секции, МПа.
PIКР2 = 27,7 (1-0,3 (29,1/983)) =27,45 МПа.
Глубина спуска 2-ой секции принимается равной 2990 м.
Толщина стенки труб 2-ой секции принимается 7,0 мм. Так как наружные избыточные давления к устью продолжают уменьшаться, то трубы с данной толщиной стенки их выдержат. Дальнейший расчет проводится из условия прочности на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении. Длина секции определяется по формуле:
li= ([P] - ?Qi-1) /qi м, (2.88)
qi - вес 1 м труб искомой секции, кН;
?Qi-1 - общий вес предыдущих секций, кН;
[P] - допусти