25150 (586568), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

в незацементированной зоне по формуле (2.80):

При Z=0: Р_НИZ=0.

При Z=h=400м: Р_HИh=10^-6 1,08 10⁴ 400=4,32МПа.

в зацементированной зоне по формуле (2.81):

При Z=L₀=600м: Р_HИL0 = Р_HL0=6,34 МПа.

При Z= S₁=2770м: Р_HИS1 =27,9-10^-6 0,9510⁴ (2770 - 2590) =26,2 МПа.

При Z= 2825м: Р_HИZ =28,5-10^-6 0,9510⁴ (2825 - 2590) =26,3 МПа, при Р_HZ=Р_ПЛZ.

При Z= 2770м: Р_HИZ =28-10^-6 0,9510⁴ (2770 - 2590) =26,2 МПа, при Р_HZ= =10^-6 q_ГСZ.

При Z=L=2850м: Р_HИL =28,7-10^-6 0,9510⁴ (2825 -2590) =26,3 МПа, при Р_HL=10^-6 q_ГСL.

Эпюры наружных избыточных 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 ABCD^IGG^IF 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:

Р_ВИZ= Р_{ОП -} 10^-6 (q _{Р -} q _Ж) Z при 0 ≤Z≤h, (2.82)

где Р_ОП - минимальное давление опрессовки, МПа (Р_ОП =12,5 МПа (см. табл.2.1 [12]).

При Z=0: Р_ВИZ=12,5 МПа.

При Z=h=400м: Р_ВИh=12,5 - 10^-6 (1,08 - 1,0) 10⁴ 400=12,18 МПа.

б). В зацементированной зоне внутреннее избыточное давление определяется по формуле:

Р_ВИZ= Р_ОП + 10^-6 q _Ж Z - Р_РЛZ при 0 ≤Z≤h. (2.83)

При Z=L₀=600 м: Р_ВИL0=12,5+10^-6 1,0 10⁴ 600 - 6,34=12,16 МПа.

При Z= S₁=2770 м: Р_ВИS1 =12,5+10^-6 1,0 10⁴ 2770 - 27,9=12,3 МПа.

При Z=L=2825м: Р_ВИL =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).

С
конструированная 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=Р_ВИ /Р_ВИО, (2.84)

где n₂ - коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление;

Р_ВИО - наибольшее внутреннее избыточное давление, МПа;

Р_{ВИ -} 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 Р_НИL=26,3 МПа. Толщина стенки труб 1-ой секции должна обеспечить такую прочность на наружное избыточное давление, которое удовлетворяет условию:

Р^I_НИL≥P_HИL n₁, (2.85)

Таблица 2.13. Основные характеристики для обсадных труб

Наружный диаметр, м	Толщина стен-ки, мм	Критические давления, МПа	Растягивающие нагрузки, при которых напряжения в теле трубы достигают предела текучести, кН	Внутренние давления, при которых напряжения в теле трубы достигают предела текучести, МПа	Страгивающие нагрузки для соединений труб, кН	Вес 1 м трубы, кН
0,146	6,5 7,0 7,7 8,5 9.5 10.7	- 27,7 34,2 41,6 50,7 61,0	-- 983 1118 1245 1418 1598	42,9 46,2 50,8 56,1 62,7 70,6	931 1019 1147 1294 1480 1696	0,226 0,243 0,265 0,290 0,321 0,358

Р^I_НИL≥26,31,2=31,56 МПа.

По табл.2.13. видно, что этому давлению соответствует трубы с толщиной стенки 7,7 мм, для которых Р¹_КР=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 Р_НИZ на уровне верхнего конца 1-ой секции на глубине 2990 м Р_НИZ=25,9 МПа. Следующая секция имеет толщину 7,0 мм для которых Р¹_КР =27,7 МПа. Определяется значения Р_КР2 для труб второй секции. Из условий двухосного напряжения с учетом растягивающих нагрузок от веса 1-ой секции по формуле:

P^I_КРi+1= P_КРi+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;

P_КРi+1 - наружное избыточное давление на глубине установки определяемой секции, МПа.

P^I_КР2 = 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] - ∑Q_i-1) /q_i м, (2.88)

q_i - вес 1 м труб искомой секции, кН;

∑Q_i-1 - общий вес предыдущих секций, кН;

[P] - допустимая нагрузка на растяжение, кН.

Допустимая нагрузка на растяжение определяется по формуле:

[P] =Р_СТ/n^I₃ кН, (2.89)

где Р_СТ - страгивающая нагрузка для соединений труб соответствующей секции, кН.

[P] =1019/1,3= 783,8 кН.

Длина 2-ой секции определяется по формуле (2.88):

l₂= (783,8-29,1) /0,243=3105 м

Принимается длина 2-ой секции 2990. Тогда вес 2-ой секции по (2.86):

Q^I₂=2990 0,243=726,6 кН.

Вес 2-х секций составит

∑Q^I= 29,1+726,6=755,7 кН.

Сводные данные о конструкции обсадной колонны приведены в табл.2.14.

Таблица 2.14 Сводные данные о конструкции обсадной колонн

№ п. п. секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, м	Вес, кН			Интервал установки
				секции	суммарный	1 м труб
I	E	7,7	110	29,1	29,1	0,265	3100 - 2990
II	E	7,0	2990	726,6	755,7	0,243	2990 - 0

2.12 Расчёт параметров цементирования

Расчёт параметров цементирования производится по методике изложенной в методическом пособии "Расчёт параметров цементирования обсадных колонн" под редакцией Редутиннског Л. С [13].

Обосновывается способ цементирования.

Под способом цементирования понимается схема доставки тампонажной смеси в затрубное пространство. Поэтому признаку выделяют несколько способов цементирования обсадных колонн: прямой одноступенчатый, прямой двухступенчатый, манжетный, обратный, цементирование "хвостовиков" и секций.

Среди перечисленных способов цементирования наилучшей технологичностью обладает способ прямого одноступенчатого цементирования, к тому же при этом способе можно получить наиболее высокое качество разобщения. Поэтому способ одноступенчатого цементирования всегда предпочтительнее других способов, если применение последних не вызывается необходимостью по горнотехническим условиям.

Способ прямого двухступенчатого цементирования целесообразно использовать:

При наличии зон поглощений в нижележащих пластах.

При наличии резко различающихся температур в зоне подъема цементного раствора, вызывающих быстрое его схватывание в нижней части.

В случае невозможности одновременного вызова на буровую большого числа цементировочных агрегатов.

Использование двухступенчатого цементирования позволяет значительно снизить давление на горные породы и предотвратить их гидроразрыв.

Манжетное цементирование применяют на месторождениях с низким пластовым давлением или сильно дренированных, подверженных гидроразрыву пластов. При данном способе исключается загрязнение продуктивного горизонта, находящегося ниже спецмуфты, тампонажной смесью.

При обратном цементировании ускоряется процесс доставки тампонажной смеси в затрубное пространство и снижается давление на горные породы. Этот способ находит широкое применение при цементировании обсадных колонн, перекрывающих пласты большой мощности, подверженные гидроразрыву при небольших перепадах давления, а также рекомендуется для заливки колонн небольшой глубины.

Необходимость в цементировании "хвостовиков" или секций обсадных колонн возникает, если в конструкции скважины предусмотрен спуск колонны в виде "хвостовиков" или секций [2].

Выбираем простейший, наиболее технологичный и распространенный на данном месторождении и в Западной Сибири способ прямого цементирования, который предполагает доставку тампонажной смеси в затрубное пространство через башмак обсадной колонны.

Проведем расчет для определения возможности одноступенчатого цементирования [15]. Такая возможность определяется из условия гидроразрыва пород и минимально возможного удельного веса гельцементного раствора, то есть, возможность регулирования удельного веса гельцементного раствора лежит в пределах:

Характеристики

Список файлов ВКР