Расчет эксплуатационной колонны на прочность с опорой на цементное кольцо (скважина № 1 Восточно-Осташковичской площади), страница 2

Выбор конструкции зависит от многих факторов: назначение скважины, проектной глубины, геологического строения месторождения, устойчивости горных пород, характера изменения пластовых давлений, состава пластовых жидкостей, профиля скважины, способа и технологии бурения, метода вскрытия продуктивного пласта, дебита и способа эксплуатации, экономичности.

Исходя из условного градиента пластового давления в отложениях I+II соли и градиента пластового давления в продуктивных отложениях межсоли.

Бурение под эксплуатационную колонну осуществляется роторным способом.

В ПО «Белоруснефть» по экономическим соображениям для эксплуатационных колонн используются обсадные трубы по ГОСТ 632-80 и стандарту АНИ   следующие сортамента и типоразмера:

·  диаметр 140 мм. По ГОСТ 632-80 (ОТТМБ) стандарту АНИ, толщина стенки 7,7; 9,2; 10,5 мм, марка Д, Е, К, Л, М, муфта нормальная диаметром 159 мм.

·  диаметр 146 мм. По ГОСТ 632-80 (ОТТМБ и ОТТМА) стандарту АНИ, толщина стенки 7,7; 8,5; 9,5; 10,7 мм, марка Д, Е, К, Л, М, муфта нормальная диаметром 166 мм.

·  диаметр 168 мм. По ГОСТ 632-80 (ОТТМБ) стандарту АНИ, толщина стенки  8,9; 10,6; 12,1 мм, марка Д, Е, К, Л, М, муфта нормальная диаметром 187,7 мм.

·  переход диаметров  на глубине 500 м 168 х 146 и на глубине  3700 м 140 х 146 мм.

·  цементирование осуществляется в интервале 0-4830 м в две ступени с использованием муфты ступенчатого цементирования ОКСЦ-140 на глубине 3900 м.

Конструкция скважины 1 Восточно-Осташковичская .

·  кондуктор диаметром 426 мм. Интервал установки 0-220 м, цементаж в интервале установки. Назначение  - перекрытие рыхлых водоносных отложений палеогена (Р) и мела (К);

·  1-ая техническая колонна диаметром 324 мм. Интервал установки 0-1580, цементируется в интервале установки. назначение – перекрытие надсолевых отложений;

·  2-ая техническая колонна диаметром 245 мм. Интервал установки 0- 3845 м. Цемент до устья. Служит для перекрытия надсолевых отложений и I соли, для предотвращения осложнений и аварий при бурении нижележащего интервала;

·  потайная колонна диаметром 194 мм.   Устанавливается в интервале 3745 – 4350м. Цементируется в интервале установки. Назначение – перекрытие I соли и отложений (D₃ev(an)+D₃lv);

·  эксплуатационная колонна диаметром 140 х 146 х 168 мм. Интервал установки 0 – 4830 м. Переход диаметров глубина 500 м 168 х 146 мм и глубина 3700 м 146 х 140 мм.

3.  Методика расчета эксплуатационной колонны

Расчет производится согласно следующих нормативных документов:

·  инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных , газовых скважин;

·  единые технические правила ведения работ при строительстве нефтяных, газовых скважин специального назначения на территории Республики Беларусь;

·  СПТ 39-20-00 «Крепление нефтяных скважин».

При подборе обсадной колонны по прочности учитываются только максимально ожидаемые избыточные наружные и внутренние давления и полное замещение бурового раствора пластовым флюидом.

Наружное избыточное давление:

Рни = 0,1 γ_брZ

Рни = 0,1 γ_црZ(1-К)

Рни = 0,1 γ_гпZ

При условии, когда глубина выработки уровня L<Z глубины расчетного сечения,

Рни = 0,1 [γ_брZ – γ_ф (Н-Z)]

Рни = 0,1 [γ_црZ –(Р_пл – 0,1 γ_ф (Н-Z))(1-К)]

Рни = 0,1 [γ_гпZ –(Р_пл – 0,1 γ_ф (Н-Z))]

Внутреннее избыточное давление. Минимальное давление на устье колонны согласно [2,4.] равно 210. Расчетное необходимое давление определяется по формуле:

Ропу = (Р_пл – 0,1 γ_ф Н) 1,1

Рвни = 0,1 Zγ_в + 210

где: Рвни – внутреннее  избыточное давление;

Рни – наружное избыточное давление;

Р_пл – пластовое давление;

Ропу – расчетное давление на устье при опрессовке колонны;

Ропу мин – минимальное необходимое давление на устье при опрессовке колонны;

 Н – глубина проявления;

γ_бр – удельный вес бурового раствора;

γ_цр – удельный вес цементного раствора

γ_гп – удельный вес горной породы

γ_ф – удельный вес пластового флюида

Z – глубина расчетного сечения

К – коэффициента разгрузки на цементное кольцо.

4.  Расчет избыточных давлений для подбора эксплуатационной колонны

Исходные данные:

Н – глубина скважины – 4830 м

γ_бр – удельный вес бурового раствора, = 1,20 г/см³;

γ_цр – удельный вес цементного раствора = 1,95 г/см³;

γ_гп – удельный вес горной породы = 2,3 г/см³;

γ_ф – удельный вес пластового флюида = 0,8 г/см³;

К – 0,25, коэффициента разгрузки на цементное кольцо.

Рассчитываем пластовое давление, внутреннее давление на устье и давление опрессовки колонны:

Р_пл = Н* γ_бр  / 10 * 1,05 = 4830 * 1,2 / 10 * 1,05 = 552 кгс/см²

Рвну – Р_пл – 0,1 * γ_ф * Н

Рвну = 552 – 0,1 * 0,8 * 4830 = 166 кгс/см²

Роп = Рвну * 1,1 = 166 * 1,1 = 183 кгс/см²

Роп = 210 кгс/см² – минимальное давление опрессовки эксплуатационной колонны.

Расчет наружных избыточных давлений:

Расчет наружного избыточного давления на устье скважины выполняем по цементному раствору:

 Z₁ = 0

Рни = 0,1 γ_цр Z (1-К)

Рни = 0