Проект конструкции эксплуатационной обсадной колонны диаметром 168 мм в наклонно-направленной скважине с горизонтальным окончанием ствола глубиной 2322 м на Комсомольском месторождении, страница 14

В результате проведенного анализа не выявлено негативных геологических факторов. Проектом предусматривается спуск комплекса для регулируемого разобщения пластов типа  КРР в зоне продуктивного пласта, и как следствие повышенный износ эксплуатационной обсадной колонны в процессе бурения последнего (горизонтального) участка из-за трения между ней и буровым инструментом при СПО, поэтому выбираем толщину стенки обсадной трубы 10 мм.

4.2 Обоснование выбора расчетных нагрузок.

Рассчитаем избыточные наружные давления

а) По моменту окончания продавки тампонажного раствора за колонну:

·  у устья z_с = 0 м

      Р_ни = 0 МПа;

·  при z_с = 2320 м

           Р_ни = (ρ_цр - ρ_п)*g*z_с = (1,6 - 1,0)*9,81*2320 = 13,642 МПа;

б) При вводе скважины в эксплуатацию:

·  у устья z_с = 0 м

      Р_ни = 0 МПа;

·  при z_с = 2320 м

      Р_ни = Р_пл = 22,76 МПа;

Рассчитаем избыточные внутренние давления          

а)В период испытания колонны (устье закрыто):

·  у устья z_с=0 м

      Р_ви = Р_пл - ρ_ж*g*(z_пл - z_с) = 22,76*10⁶ – 825*9,81*2320 = 4 МПа;

·  при z_с = 2320 м

         Р_ви = Р_пл = 22,76 МПа;

б)Давление опрессовки на устье при испытании колонны на герметичность без пакера:

           Р_оп ³ 1,1*Р_ви.у. = 1,1*4 = 4,4 МПа;

   Избыточное внутреннее давление при испытании колонны на герметичность без пакера:

·  у устья z_с = 0

      Р_ви = Р_опр = 4,4 МПа;

·  при z_с = 2320 м

         Р_ви = Р_опр + ρ_оп*g*z_с = 4,4 + 1000*9,81*2320 = 27,16 МПа;

4.3 Построение эпюр избыточных давлений.

4.4 Выявление факторов, накладывающих ограничения на выбор способа спуска или способа цементирования данной обсадной колонны.

Технология цементирования обсадных колонн определяется конкретными геолого-техническими условиями бурения скважин, уровнем технической оснащенности цементировочной техникой и опытом проведения операций по цементированию в данном регионе.

          Во всех случаях предусматривается использование способа цементирования, обеспечивающего наиболее полное замещение бурового раствора цементным в заданном интервале, предотвращение миграции газа по межколонным пространствам, качественное крепление обсадных колонн.

          На выбор технологии цементирования обсадных колонн в эксплуатационных скважинах оказывает влияние наличие в разрезе пород с низким градиентом давления гидроразрыва, поэтому расчет процесса цементирования ведется из условия предупреждения гидроразрыва пород на всех этапах – закачки буферной жидкости, затворения цементных растворов, продавливания их в затрубное пространство.

          В качестве основного метода крепления колонн принят способ цементирования с продавкой тампонажного раствора в одну ступень с подъемом на заданную высоту при спущенной обсадной колонне одной секцией до забоя.

5. Расчет конструкции эксплуатационной колонны и усилия натяжения ее при подвеске в колонной головке.

a) При расчете мы руководствуемся максимальными внутренним и наружным давлениями:

P_нmax = 22,76 МПа; Р_вmax = 27,16 МПа.

б) Выбираем коэффициент запаса прочности, для колонны находящейся вне зоны  эксплуатационного объектаК_см = 1,1.

в) Условие прочности колонны на смятие:

Р_ин = Р_см/К_см Þ Р_см = К_см*Р_ин = 1,1*22,76 = 25,036 МПа.

На базе в наличии трубы ОТТМ/Б, условию недопущения смятия удовлетворяют трубы с наименьшей толщиной стенки d = 8,9 мм и группой прочности «Е» (табл.10.13, [2]) Р_кр = 31,3>25,036 МПа.

г) Условие прочности колонны на разрыв:

Р_ив = Р_Б/К_вн, для труб диаметром 219 мм и менее принимают К_вн = 1,15 Þ Р_Б=К_вн*Р_ив = 1,15*27,16 = 31,234 МПа;

по формуле Барлоу находим прочностную характеристику на разрыв:

Р`_Б = 0,875*2*d*s_т/d_н = 0,875*2*8,9*373/168,3 = 34,52 МПа;

Р`_Б> Р_Б - условие прочности на разрыв выполняется.

На участках набора зенитного угла (1845-2320) толщину стенки ОТ принимаем d=10,6 мм, для того чтобы не допустить протирания при СПО.

д) Допустимая длина 1-й секции:

L₁ = [Р_раст]/q , где q = 0,404 кН – вес 1 м трубы; [Р_раст] = 153 кН – допустимая растягивающая нагрузка для данных труб;