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 6

,

где  Р_пл - пластовое давление;

      g_ж - удельный вес жидкости в колонне, обычно нефти.

По окончании эксплуатации ( рис.24 б и в) внутреннее давление определяется по следующей формуле

,

где Н - глубина снижения уровня жидкости в колонне

Если Z до глубины Н, то Р_внZ= 0.

Для газовых скважин

 .

Определения е^s приводится в разделе 4.6.4.

Распределение давления по колонне принимается линейным в любой точке колонны в зависимости от устьевого давления может быть определено по формуле

 ,

При Р_вн.н < 100 кг/см²давление на участке колонны от устья до уровня жидкости в колонне можно считать постоянным и равным Р_вн.н.

По окончании эксплуатации Р_вн постоянно по всей колонне.

 .

Рис.25 Внутренние давления

Внутреннее давление в нагнетательных скважинах определяются с учетом максимального устьевого и забойного давления при закачке жидкости или газа в колонну. Строится эпюра. Эпюра распределения внутреннего давления для нефтяных скважин будет иметь вид (рис.25).

Наружное давление

Это давление определяется для тех же работ, для которых определялось внутреннее давление:

 а) в незацементированной части колонны наружное  давление определяется

;

б) в зацементированной части колонны наружное давление в интервале, закрепленном предыдущей колонной, определяют по составному давлению столбов бурового раствора и гидростатического давления столба воды плотностью rГВ = 1,1 rВ высотой от башмака предыдущей колонны, до «головы» цемента.

рис.26 Наружные давления

.                    

В необсаженной зоне Р_НZ определяются по пластовым промежуточным и конечным давлениям. Пластовое давление в пластах мощностью до 200 м определяют в середине пласта :

                                        ,                              

где Р_КР и Р_П - давления в кровле и подошве горизонта.

Распределение давления     (Рис.27) между пластами линейное. При мощностях пласта более 200 м наружные давления принимаются равными давлению в кровле и подошве пласта, а распределение давлений внутри пласта линейное.

.

 Расчет наружного давления в интервале залегания пород, склонных к текучести производится по горному давлению:  

                                   ,                  

Рис.27 Распределение давления

где rп -  плотность текучих пород 2100 - 2300 кг/м3. Расчет давлений по пластовому и горному давлениям производят для интервалов равных мощности пласта N  + 100 м    (50 м выше кровли и 50 м ниже подошвы ).

3. Избыточные наружные давления

Рис.28 Наружные избыточные давления

Избыточное наружное давление это разность между наружным и внутренним давлениями, для одних и тех же работ в скважине и для одного и того же периода времени.  . Избыточное наружное давление наибольшее тогда, когда наименьшее внутреннее (рис.28): а) в незацементированной части

                     при Z <  H                             

       при Z > H                   

б) в зацементированной части

На башмаке предыдущей колонны, а также против пластовых давлений Р_ниz  определяется :

                                                                    

в момент окончания цементирования

                                 

4. Избыточные внутренние давления.

Избыточные внутренние давления это разность между внутренними и наружными давлениями, когда внутреннее давление наибольшее. Это в период опрессовки колонны или при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважине.         Внутренние давления при определении герметичности колонны (опрессовка) определяются :

Рис.29 Внутренние избыточные давления

Вместо 1,1 Р_ВНУ  может быть подставлено Р_ОПР, если оно больше, т. е. Р_ОПР > 1,1 Р_ВНУ, тогда :

                                              

Внутренние избыточные давления показаны на рис.29.

1,1 Р_ВНУ или Р_ОПР не должно быть меньше минимального внутреннего давления при опрессовке указанного в таблице 2.