Вопросы методологии и новых технологий разработки месторождений природного газа. Часть III (Сборник научных трудов), страница 92

На этот стержень действует осевая сжимающая сила, суммарная от сил, действующих на систему обсадных колонн. Эта сила должна быть меньше критической силы Р_кр, т.е. той силы, при достижении которой стержень перейдёт в другое равновесное состояние. На прак­тике превышение критической силы, действующей на систему обсад­ных колонн, означает потерю устойчивости конструкции и, как ре­зультат, потерю герметичности вплоть до разрушения конструкции.

Для проведения расчетов система обсадных труб заменяется од­нородным стержнем, имеющим определенный вес. Учитывается ус­ловие подъёма цемента до устья скважины. При определении сосре210

доточенной силы Р, действующей на колонну сверху, учитываются следующие нагрузки: вес НКТ (лифтовых труб), колонной головки и фонтанной арматуры, внутреннее давление газа в обсадной колонне (противоположного по направлению). Вес системы обсадных колонн. G_K расчетного участка определяется как распределенная нагрузка q:

где G_T - вес стальных труб; G,, - вес цементных колец.

Для трехколонной конструкции q = 3,61-10³ Н/м (вычисляется по данным табл.1).

Для четырёхколонной конструкции q = 5,66*10³ Н/м (вычисля­ется по данным табл.1).

Сосредоточенная сила Р\ действующая на верхний свободный конец от веса арматуры и НКТ, без учета внутреннего давления газа (на скважине Бованенковского месторождения), Р' — 3,26-10⁵ Н, что соответствует по массе приблизительно 32,6 т.

Внутреннее давление в обсадной колонне принимается равным давлению в НКТ и межтрубном пространстве.

При отсутствии пакера (скважина Бованенковского месторож­дения) внутреннее давление за и внутри НКТ принимаем за устьевое, которое рассчитывают по [2]. Для рассматриваемой скважины место­рождения устьевое давление равно 12,5 МПа в начале эксплуатации скважины и уменьшается до 2 МПа в конце эксплуатации.

Промежуточные формулы, используемые для вычисления рас­чётных данных, необходимых для определения устойчивости конст­рукции, приводятся ниже.

Определяем радиус инерции поперечного сечения i:

где J - момент инерции сечения, см⁴; S - площадь сечения, см²;

J =— (D⁴ -d⁴), где D и d - внутренний и внешний диаметры се64

чения, мм.

1. Для трёхколонной конструкции имеем

YJ =22115 см⁴;

211

Таблица 1

Данные, необходимые для расчёта устойчивости конструкции скважины Бованенковского месторождения