Вопросы методологии и новых технологий разработки месторождений природного газа. Часть III (Сборник научных трудов), страница 94

Р'»иуп, = 12258312 • S = 195643 Н;

Р'внутр = 1,95643 • Ю'5 Н - сила, вызванная внутренним давлением газа;

Р1рез = (3,26 - 1,95643) • 10s = 130357 Н - результирующая сосре­доточенная сила с учетом внутреннего давления газа.

б) В конце эксплуатации скважины при устьевом давлении

Ру = 2МПа;

Р * 20 • 98066,5 Па = 1961330 Па;

 = (3,26 - 0,31303) ■ 105 = 294697 Н.

Сравнивая значения а) и б), делаем вывод, что сосредоточенная результирующая сила, действующая на обсадную колонну в конце эксплуатации скважины, увеличивается за счет падения давления газа до 294697 Н. Это значение силы мы и принимаем в расчет.

216


Выбор устойчивой конструкции выполнен, исходя из проведен­ных вычислений. Рассмотрим два вида конструкций скважин на БГКМ:

а)  3-колонную (состоящую из кондуктора 324x12 мм длиной 450
м, технической колонны 245x12 мм длиной 800 м и эксплуатационной
колонны 168x12 мм длиной 1540 м);

б) 4-колонную (с добавлением ещё одной колонны 426x12 мм с
удлинённым направлением длиной до 130 м).

Рассматриваемые конструкции имеют свободный для переме­щения верхний конец. Глубина закрепления стержня конструкции выбирается» исходя из интервала залегания плотных консолидиро­ванных глин, способных нести значительную вертикальную нагрузку.

В целях повышения надежности расчёта глубина нижней задел­ки может быть увеличена до 5 м относительно максимального её зна­чения.

Проведём вычисления для конструкции обсадных колонн с глу­биной закрепления при £ = 65 м:

•  для одностороннего закрепления конструкции (вариант 1),

•  для двухстороннего закрепления конструкции (вариант 2).
Вычисляем гибкость стержня при £= 65 м. Предельная гибкость

Хе вычислена ранее (для стали Д) и равна 79: а) для трёхколонной конструкции скважины

/        9,15                                  '

б) для четырёхколонной конструкции скважины

i        11,5

Вычисленная гибкость стержня для случая а) и б) значительно превосходит Хе = 79. Следовательно, мы можем делать расчёт крити­ческой силы с использованием формулы Эйлера.

Рассмотрим сначала трёхколонную конструкцию скважины (вариант 1) с односторонним закреплением:

• Используя формулу (5), находим значение критической силы при q = 3,61 • 103 Н/м; Е J = 4,6 • 107 Нм2;

Ко=——=>-- —    (ПРИ й = 2):

Ркр =-51331 Н.

217


По отрицательному значению критической силы Ркр видим, что при одностороннем закреплении и при такой длине стержень с рас­смотренной жёсткостью сечения потеряет устойчивость даже под собственным весом, без дополнительного внешнего воздействия со­средоточенной силы Р.

• Увеличим жесткость сечения, добавляя четвертую колонну к трёхколонной конструкции. Используем ту же формулу (5) для вы­числения критической силы при q = 5,66 • 103 Н/м; Е J = 11,67 • 107 Н-м2:

Ркр = -54480 Н.

Увеличивая жёсткость (и в то же время вес) конструкции с до­бавлением четвертой колонны, мы не можем обеспечить устойчи­вость при данной длине £.

Проведём подобные вычисления для двухстороннего закрепле­ния конструкции, используя формулу (6):

ч „      4л-2 IE/   q-t     ,                   Л

а)  Рк.р = —j2---------- ^    (при ц = 0,5);

Ркр = 351629 Н.

б)  Увеличим жёсткость сечения, добавляя четвертую колонну к
конструкции, и используем ту же формулу (6); проведя вычисления,
находим

Ркр = 967815 Н.

Оценивая результаты, полученные по формуле (6) для случаев а) и б), можно сделать вывод, что для устойчивого состояния системы обсадных колонн при длине закрепления ^=65 м нас устроит трёхко­лонная конструкция с двухсторонним закреплением, без добавления четвертой колонны.

Это мы видим, сопоставляя Ркр = 351629 Н с действительной со­средоточенной нагрузкой, которая действует на систему обсадных колонн: Р = 130357 Н - в начале срока эксплуатации и Р = 294697 Н -в конце срока эксплуатации.

Имея две формулы (5) и (6), учитывающие два наиболее распро­странённых случая закрепления системы обсадных колонн, изменяя коэффициент ц, можно вести расчёт критической силы для других за­крепленных состояний; представляется возможным по известной уже сосредоточенной силе Р определить методом подбора критическую