Расчет обсадной колонны

Примеры

Пример 1

Расчет обсадной колонны

Условие задачи:

Рассчитать эксплуатационную колонну диаметром D_эк=146мм для нефтяной скважины глубиной  l = 3150м.  Пластовое давление в кровле продуктивного пласта равно Р_к=49 МПа.  Толщина продуктивного пласта  120 м.  На глубине L₃=2100 м  начинается проницаемый пласт толщиной 40 м, имеющий в середине пласта давление Р₃=30 МПа. Цементный раствор плотностью 1800 кг/м³  поднят  до  1900  (от  устья),  выше находится облегченный раствор плотностью 1580 кг/м³  который поднят на 200 м выше  башмака предыдущей колонны. Промежуточная колонна спущена на глубину 980 м.  Скважина заканчивается  раствором  (глинистым)  плотностью 1450 кг/м³ . Плотность нефти, не содержащей газа и сероводорода, равна 670 кг/м³.

          Герметичность эксплуатационной  колонны  будет определяться опрессовкой проводимой продавочной жидкостью с  плотностью  1050 кг/м³  сразу  после получения "стоп".  Пластовое давление в конце эксплуатации 3.5 МПа.

        Расчет давлений действующих на обсадную колонну

               Решение.

Расчет наружных давлений.

      В незацементированном интервале 0–780 метров.

Р_н780=r_пж.×g×h=1450×9,81×780=11,1 МПа.

      В зацементированном интервале 780-3150 метров.

После цементирования (сразу после получения "стоп"):

Рн_цем= r_пж ×g×h+`r_цр.ср ×g× (z-h);

;

Рн_цем=11,1МПа+1696×981×(3150-780)=50,5 МПа.

      После ОЗЦ. После затвердевания цемента колонна испытывает наружное давление, обусловленного действием поровой жидкости цементного камня.

Р_н2120=r_пж.×g×h+r_г.с.×g×(z-h)=1450×9,81×780+1100×9,81×(2120-780)=25,6 МПа;

Р_н3150=1450×9,81×780+1100×9,81×(3150-780)=36,7 МПа.

В интервале проницаемых пород наружное давление берется равным пластовому давлению. В данном случае согласно условию задачи оно равно 30 МПа.

Согласно полученным данным строим графики наружных давлений (Рис. 1пр.).

Расчет внутренних давлений.

Находится давление на устье скважины:

Pу=Pпл - r_н×g× (l - z)= 49×10⁶-670×9.81×(3150-0)=28,1 МПа;

Поскольку устьевое давление больше нормативного (Pу>[Pоп]=12,5МПа), то в расчет закладывается наибольшее значение давлений.

        Роп = 1,1× Ру=1,1×28,1=30,9 МПа,

P_оп³¹⁵⁰ = Pоп+r_оп×g×z=30,9+1050×9,81×3150=63,3 МПа,

Где r_оп – плотность опрессовочной жидкости.

В конце времени эксплуатации скважины  устьевое давление равно нулю, так как скважина истощена.

                Pу_кэ=0;

Уровень жидкости в скважине определится из уравнения.

0=Рпл_кэ -r_н ×g× (L-z);

;

По полученным данным строится график внутренних давлений (Рис.2пр.)

Затем строятся графики избыточных давлений. (Рис. 3пр)

       Внутренние избыточные давления равны разности давления при опрессовке и наружных давлений после цементирования:

                 Рви = Рв - Рн

Наружные избыточные давления равны разности наружных давлений после ОЗЦ (давление поровой жидкости цементного камня) и внутреннего давления в конце эксплуатации.

Рис.1пр. График внутренних давлений, действующих на обсадную  колонну

	МПа

 

 

МПа

Рис.2пр. Графики наружных давлений, действующих на обсадную колонну

Рис. 3пр. Графики избыточных давлений

  Рни = Рн_озц -Рв_кэ

Примечание:

Необходимо также учитывать коэффициент разгрузки К, с которым расчетная формула принимает вид:

                     Рни = (Рн_цем -Рв_кэ))^. (1-К).

К в данной задаче равно - 0,25