Материал: Селективное заканчивание скважин

4. Расчет всех обсадных колонн на прочность

4.1 Условия работы колонны в скважине

На обсадную колонну в разные периоды времени действуют различные по видам и величине нагрузки. Среди них - растяжение, смятие, изгиб, сжатие, внутренние давления. Разнообразны и причины, вызывающие эти нагрузки - собственный вес колонн; силы трения о стенки скважины, связанные с профилем скважины, внутренние избыточные давления при опрессовке, наружные избыточные при снижении уровня жидкости в колонне, температурные нагрузки, горное давление и др. Не постоянна и величина нагрузок, а также степень их динамичности.

Среди всего многообразия нагрузок, действующих на колонну, выделяются главные, к которым, как правило, относятся наружные и внутренние избыточные нагрузки, а также нагрузка растяжения от действия собственного веса, Указанные нагрузки рассчитываются для периода, когда они достигают максимального значения.

На всех рассмотренных выше этапах работы с обсадными колоннами имеют место следующие виды давлений в скважине, которые могут учитываться при расчёте статических избыточных внешних и внутренних давлений.

7.Давление столба цементного камня;

8.Давление столба составного различных жидкостей и цементного

камня;

9.Давление пластовое;

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

.Давление горное.

Давление столба цементного камня РЦК для необсаженного интервала определяется по формуле:

РЦК = 10-6 ρЦК g·hЦК· (1 - к), МПа (4.1.3)

где: к - коэффициент разгрузки, связанной с твердением цементного раствора (для колонны диаметром 168 мм к = 0,25), ρЦК - плотность цементного камня, g-ускорение свободного падения, hЦК- высота подъема цементного камня.

Исходные данные для расчета действующих нагрузок: Эксплуатационная колонна диаметром 168 мм спущена на глубину

2500 м, интервал цементирования 1880 - 2500 м цемент плотностью 1850 кг/м3. Продавочная жидкость солевой раствор плотностью 1000 кг/м3. Буровой раствор плотностью 1040 кг/м3. Плотность пластовой воды 850 кг/м3. Снижение уровня жидкости в колонне при испытании на герметичность 1000 м.

Исходя из геологических данных, текучих пород в разрезе нет, поэтому горное давление не учитываем.

Расчет действующих нагрузок

Исходные данные для расчета колонны:

L = 2500 - глубина скважины, м

Н = 1000 - расстояние до уровня жидкости в колонне, м

h = 1880 - расстояние от устья до уровня цементного раствора, м γц = 1,85·104 удельный вес цементного раствора н/м3 γр = 1,04·104 удельный вес бурового раствора н/м3 γв = 0,85·104 удельный вес жидкости в колонне н/м3

γж = 1·104 удельный вес испытательной жидкости н/м3 Рпл = 23,3- пластовое давление в интервале эксплуатационного объекта

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

(в период ввода скважины в эксплуатацию), МПа К=0,25 - коэффициент разгрузки цементного кольца

1) Построение эпюр внутренних давлений Pbz

В период ввода скважины в эксплуатацию при закрытом устье

при

при z = 0 МПа(A)

z =L= 2500 МПа(B)

В период окончания эксплуатации: Рвz = 0 при

при z = H = 1000

МПа(С) z = L =2500

МПа(D)

2) Построение эпюр наружных давлений

В период ввода скважины в эксплуатацию; а) при вводе в эксплуатацию ) для незацементированной зоны

при z=0

МПа(A) При z=h=1880 м

МПа(B) ) для зацементированной зоны

При z=L

МПа(

С)

б) При окончании эксплуатации для незацементированной зоны

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

при z=0 (D) при z=1880

МПа(E) Для зацементированной зоны

МПа

(N)

Строим эпюру наружных давлений

Построение эпюр избыточных наружных давлений

1) на стадии окончания эксплуатации а) для незацементированной зоны

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

;

при z=0

МПа (А)

z=H МПа(B) z=h

МПа (С) б) для зацементированной зоны

МПа (D) Строим эпюру

обсадной колонны на герметичность в один прием без пакера а)При вводе скважины в эксплуатацию Рву =14,5МПа Для незацементированной зоны

при где PОП - минимальное давление при испытании на герметичность

PОП=12,5 МПа выполняется

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts