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 <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
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.