Выбор и расчет обсадных труб для эксплуатационной колонны

Выбор обсадной колонны производим из условия недопущения смятия и разрыва колонны, страгивания резьб при спуске.

Максимальное наружное избыточное давление Р_ни = 23, 25 МПа, поэтому для первой секции выбираем трубы, имеющие:

 

Р_кр1 ≥ Р_ни × [n₁],

Р_кр1³ 23, 25× 1, 2=31, 6 Мпа

Выбираем трубы диаметром 168 мм и толщиной стенки δ = 10, 6 мм, с группой прочности «Е», имеющие следующие характеристики:

Р_кр = 44, 0 МПа, Р_т = 60, 7МПа, Р_стр = 2010 кН.

Длина 1-ой секции l₁=110 м (60 м плюс 50 м выше кровли эксплуатационного объекта). Вес ее определяется по формуле:

 

Q _i=q _i × l _i, (2.40)

 

где Q _i – вес соответствующей i-ой секции, кН;

q _i- вес 1м трубы соответствующей i-ой секции, кН;

l _i – длина соответствующей i-ой секции, кН.

Q ₁=0, 414 × 110 =45, 5 кН.

По эпюре (рисунок 2.7) находится давление Р_НИZ на уровне верхнего конца 1-ой секции на глубине 3070 м Р_НИZ=24, 8 МПа. Следующая секция имеет толщину 8, 9 мм для которых Р¹_КР =24, 1 МПа. Определяется значения Р_КР2 для труб второй секции. Из условий двухосного напряжения с учетом растягивающих нагрузок от веса 1-ой секции по формуле:

 

P^I_КРi+1= P_КРi+1× (1-0, 3× (Q _i/Q _i+1)) МПа, (2.41)

 

где Q _i – вес предыдущей секции, кН;

Q _i+1 – растягивающая нагрузка при которой напряжения в теле трубы достигают предела текучести для определяемой секции, кН;

P_КРi+1 – наружное избыточное давление на глубине установки определяемой секции, МПа.

P^I_КР2 = 24, 8× (1-0, 3× (45, 5/1686))=24, 6 МПа.

Глубина спуска 2-ой секции принимается равной 2970 м.

Толщина стенки труб 2-ой секции принимается 8, 9 мм. Так как наружные избыточные давления к устью продолжают уменьшаться, то трубы с данной толщиной стенки их выдержат. Дальнейший расчет проводится из условия прочности на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении. Длина секции определяется по формуле:

li=([P] - ∑ Q_i-1)/q_i, м, (2.42)

 

где q_i – вес 1 м труб искомой секции, кН;

∑ Q_i-1 – общий вес предыдущих секций, кН;

[P] – допустимая нагрузка на растяжение, кН.

Допустимая нагрузка на растяжение определяется по формуле:

 

[P]=Р_СТ/n^I₃, кН, (2.43)

 

где Р_СТ – страгивающая нагрузка для соединений труб соответствующей секции, кН.

[P]=1640/1, 3= 1261, 5 кН.

Длина 2-ой секции определяется по формуле (2.42):

l₂=(1261, 5-45, 5)/0, 354=3435 м

Принимается длина 2-ой секции 3070. Тогда вес 2-ой секции по (2.40):

Q^I₂=3070 × 0, 354=1086, 8 кН.

Вес 2-х секций составит ∑ Q^I= 45, 5+1086, 8=1132, 3 кН.

Сводные данные о конструкции обсадной колонны приведены в табл. 2.18.

 

Таблица 2.18 - Сводные данные о конструкции обсадной колонн

№ п.п. секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, м	Вес, кН			Интервал Установки, м
				секции	суммар-ный	1 м труб
I	E	10, 6	110	45, 5	45, 5	0, 414	3180 - 3070
II	E	8, 9	3070	1086, 8	1132, 3	0, 354	3070 - 0

Цементирование обсадных колонн

Расчет необходимого количества материалов

Для облегчения качественного крепления обсадной колонны выбираем портландцемент ПЦТ-ДО-50.

Определяем водоцементное отношение для облегченного цементного раствора и для цементного раствора по формуле:

 

 (2.44)

 

где ρ _ц = 2920 кг/м³ – плотность цементного раствора;

– для облегченного цементного раствора:

– для цементного раствора:

Найдем необходимый объем:

– облегченного цементного раствора:

– цементного раствора:

 

 

Объем воды для приготовления:

 (2.47)

 

– для цементного раствора:

– для облегченного цементного раствора:

Количество цементировочной техники:

 

(2.48)

 

где ρ _нас –насыпная плотность цементного порошка;

V_бунк –объем бункера цементосмесительной машины СМН-20;

Для приготовления цементного раствора:

Для приготовления облегченного цементного раствора:

 

Всего потребуется для приготовления и закачки цементных растворов 3 машины 2СМН-20.

Производительность смесителя 2СМН-20 по цементному раствору:

(2.49)

 

где Q _В – производительность водяного насоса, л/с;

Производительность смесителя 2СМН-20 по облегченному цементному раствору:

(2.50)

 

где Q _В – производительность водяного насоса, л/с;

Число цементировочных агрегатов для закачки цементного раствора (ЦА-320):

Так как производительность смесителя по цементному раствору 21, 8 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14, 5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

 для закачки цементного раствора.

Число цементировочных агрегатов для закачки облегчённого цементного раствора:

Так как производительность смесителя по облегчённому цементному раствору 16, 73 л/с, а максимальная производительность ЦА-320 - 14, 5 л/с, то с каждым смесителем должно работать по два агрегата:

 для закачки облегчённого цементного раствора.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: