Крепление скважин. Элементы конструкции скважины. Нагрузки и напряжения, действующие на обсадные трубы и расчетные формулы. Расчет равнопрочных обсадных колонн. Тепловой расчет обсадных колонн, подвеска колонны, оборудование устья скважины, страница 11

В эксплуатационных колоннах, как правило, устанавливаются все вышеперечисленные детали низа, в технических колоннах и кондукторах отдельные детали отсутствуют.

4.8.2. Расчет некоторых деталей низа обсадных колонн

1. Определение количества отверстий в башмачном патрубке производится из условия равенства площадей внутреннего сечения обсадных труб и площади отверстий в патрубке

;    ,

где D - внутренний диаметр обсадных труб;

      d - диаметр отверстия башмачного патрубка.

2. Расчет обратного клапана

Рис.40

Обратный клапан

Тарелка обратного клапана (рис.40) рассчитывается на изгиб.

Напряжения изгиба могут быть определены по формуле Баха

,

откуда толщина тарелки клапана определится

,

где

 R - радиус тарелки клапана или внутренний радиус трубы, см;

j - коэффициент, зависящий от способа закрепления клапана, j=0,8;

 -допускаемое напряжение на изгиб для чугуна 400 кг/см2;

Р - внешнее сминающее давление.

.

Стрела прогиба тарелки клапана определяется из выражения

,

где  h - коэффициент 0,745;

        Е - модуль упругости;  для чугуна Е=0,75×106кг/см2.

Стрела прогиба не должна быть более 0,2d.

.

3. Расчет количества и метода установки центрирующих фонарей

Под действием собственного веса верхняя часть обсадной колонны находится в растянутом состоянии, а нижняя часть за счет выталкивающей силы находится в сжатом состоянии. Кроме того, сжатая часть колонны обсадных труб увеличивается за счет частичной посадки обсадных труб на забой при «нащупывании» забоя. Допускается произвести посадку колонны на забой в пределах 10% ее веса. Нижняя часть колонны за счет сжимающих сил испытывает продольный изгиб, приобретает волнообразное состояние и местами соприкасается со стенками скважины.

Расчет количества фонарей сводится к тому, чтобы определить точки соприкосновения колонны со стенкой скважины и в этом месте поставить центрирующие фонари.

Длина полуволны в сжатой части колонны определяется по формуле Эйлера

,

где       - экваториальный момент инерции трубы.

,

где  -  наружный и внутренний диаметр труб,

 q -  вес 1 пог.см трубы.

Длина сжатой части колонны определится

,

где  Q - вес колонны, кг;

       q1 - вес 1 пог.м труб.

Количество фонарей определится

,

где  4 - два фонаря в кровле эксплуатационного объекта и 2  ниже подошвы.

Места установки фонарей в скважине помимо расчета уточняются по кавернограмме так, чтобы фонари оказались установленными в местах номинального диаметра, а не в кавернах. В кавернах желательно устанавливать турбулизаторы.

Лекция № 20

4.9. Уплотнительные смазки для резьбовых соединений обсадных труб

Для повышения герметичности обсадных труб при повышенных температурах и давлениях рекомендуются смазки на силиконовой основе, содержащей кремне- органические соединения. Например, смазку Р-402, состоящую из силиконовой жидкости 22%, машинного масла 9%, графитового порошка 25%, свинцового порошка 28%, цинковой пыли 12%, медной пудры 4%.

Для обсадных колонн, спускаемых в газовые и газоконденсатные скважины, применяются смазки на базе эпоксидных смол с наполнителями (графитовый и свинцовый порошои цинковая и медная пудра) УС-1, герметик НКИИ НП, либо применяются фторопластовые ленты типа ФУМ.

4.10. ПОДГОТОВКА И СПУСК ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНУ

4.10.1. Подготовка к спуску

В процессе бурения и, особенно, перед спуском обсадной колонны ствол скважины должен содержаться в чистоте, для чего необходимо:

а) обеспечить нормальную работу очистной системы;

б) очистить приемы от шлама;

в) обеспечить необходимую скорость подъема промывочной жидкости, которая должна быть для долот диаметром до 295 мм (№12) не менее 1м/сек, для большего диаметра долот не менее 0,6 м/сек;

г) параметры промывочного раствора должны соответствовать указанным в ГТН;

д) подъем инструмента во избежание обвалов и выбросов должен производиться с доливом.