Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Конструирование обсадной колонны по длине



Конструирование обсадной колонны по длине

Методические указания к выполнению практической работы №3

по дисциплине «Заканчивание скважин» для студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очного обучения

 

Томск – 2015

К параметрам обсадной колонны при заданном диаметре, который уже вами выбран при разработке конструкции скважины, относятся группа прочности материала труб, толщина стенок и длина секций с соответствующей группы прочности и толщиной стенки.

Рекомендуется использовать по возможности наиболее дешёвые обсадные трубы, поэтому для начала расчёта выбираются трубы группы прочности Д. Принимаются также тип обсадных труб и вид исполнения («А» или «Б»).

При анализе используются совмещенные графики избыточных наружных и внутренний давлений. Из этих графиков видно, что наружные избыточные давления достигают максимума на забое скважины. Уровень наружных избыточных давлений, как правило, больше внутренних, к тому же, прочность на внутреннее давления выше прочности на смятие (наружные избыточные давления), поэтому, за начало расчета в большинстве случаев принимают наружное избыточное давление и расчёт параметров ОК начинается снизу.

Расчёт начинают с определения параметров нижней (1-ой секции), секции, которая находится в пределах эксплуатационного пласта (пластов).

Расчет 1 секции (в пределах эксплуатационного пласта)

1) Определяется требуемая прочность трубы на смятие для 1-ой секции Р1см, которая удовлетворяет условию:

Р1см ≥ nсм∙ Р1ни, (1)

где Р1ни – величина наружного избыточного давления в начале 1-ой секции (на забое);

nсм – коэффициент запаса на смятие внешним избыточным давлением. Для секций, находящихся в пределах эксплуатационного объекта, nсм = 1, 0 - 1, 3 (в зависимости от устойчивости коллекторов, пластового давления, количества эксплуатационных пластов), для остальных секций - 1, 0.

2) Находится толщина стенки δ 1, которая обеспечивает найденную прочность на смятие или на критические давления ( прил. 1 ).

3) Принимается глубина L1 спуска 1-ой секции выше кровли эксплуатационного объекта на 50 метров.

4) По эпюре наружных избыточных давлений определяется наружное избыточное давление Р2ни на верхнем конце 1-ой секции, и по прил. 1 находят трубы с толщиной стенки δ 2, у которых Р2см больше Р2ни (следующая меньшая толщина стенки). Из этих труб будет состоять 2-я секция.

5) Определяется предварительная длина 1-ой секции l1:

l1 = L - L1, (2)

где L – длина скважины по стволу.

6) Рассчитывается предварительный вес 1-ой секции G1:

G1 = 11∙ q1, (3)

где q1 – вес 1 м труб 1-ой секции с толщиной стенки δ 1 ( прил. 2 ).

Исполнение труб берется А, так как по правилам безопасности использование типа Б не допускается. Можно использовать трубы с треугольной резьбой или ОТТМ, а из 2х возможных вариантов, учитывая опыт работы на месторождении, выбираются обсадные трубы с резьбой ОТТМ.

7) Корректируется прочность на смятие труб для 2-ой секции с учетом двухосного нагружения от наружного избыточного давления и растяжения от веса 1-ой секции по формуле:

2см = Р2см∙ (1 - 0, 3 G1 / Q2Т ), (4)

где 2см – прочность на смятие труб 2-ой секции при двухосном нагружении;

Р2см - прочность на смятие труб 2-ой секции при радиальном нагружении ( прил. 1 );

G1 – растягивающая нагрузка на 2-ю секцию, равная весу 1-ой секции;

Q2Т – растягивающая нагрузка для 2-ой секции, при которой напряжение в теле трубы достигает предела текучести ( прил. 3 ).

9) На эпюре наружных избыточных давлений находится новая (откорректированная) глубина *L1, на которой действует 2см (глубина установки 1-ой секции).

10) Определяется откорректированная длина 1-ой секции:

*l1 =L - *L1, (5)

11) Рассчитывается откорректированный вес 1-ой секции:

*G1 = *l1∙ q1, (6)

12) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине *L1 при откорректированной длине 1-ой секции *l1 на внутреннее давление:

nр = Р2р / Р2ви, (7)

где Р2Р – прочность труб 2-ой секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ 2 ( прил. 4 );

Р2ВИ – избыточное давление на глубине *L1 (определяется по эпюре внутренних избыточных давлений).

Рассчитанные коэффициенты должны быть больше допустимых коэффициентов запаса прочности. Для диаметров труб от 114 до 219 мм np=1, 15, для диаметров свыше 219 мм np=1, 15 (исполнение А) и np=1, 45 (исполнение Б).

13) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине *L1 при откорректированной длине 1-ой секции *l1 на страгивание в резьбовом соединении:

Nстр = Q2стр / *G1, (8)

где Q2стр – прочность на страгивающие нагрузки для труб 2-ой секции с толщиной стенок δ 2 ( прил. 5 );

*G1 – растягивающая нагрузка на 2 -ую секцию, равная откорректированному весу 1-ой секции.

Коэффициенты запаса прочности на страгивание представлены в табл. 1.

 

 

Таблица 1

Коэффициенты запаса прочности на страгивание в резьбовом соединении

Диаметры труб, мм Длина колонны, м Коэффициент запаса прочности, nстр
от 114 до 168 до 3000 1, 15
свыше 3000 1, 30
от 178 до 219 до 1500 1, 30
свыше 1500 1, 45

Как правило, ввиду малых значений величин Р2ви и *G1 вблизи забоя, эти условия в большинстве случаев соблюдаются. В противном случае либо устанавливается глубина, на которой будут соблюдены условия прочности для толщины труб 2-ой секции, либо толщина стенок 2-ой секции увеличивается до значения, обеспечивающего условия прочности.

14) При соблюдении условий прочности для второй секции параметры 1-ой секции принимаются окончательно и записываются в таблицу, представленную в прил. 6.

Расчет 2 секции

1) Группа прочности материала труб для 2-ой секции принимается такой же, как для 1-ой.

2) Толщина стенок труб для 2-ой секции принята равной δ при определении параметров 1-ой секции.

Трубы с толщиной стенки δ 2 могут быть установлены до глубины, на которой действующее наружное избыточное давление обеспечат трубы со следующей меньшей толщиной стенки δ 3 < δ 2.

3) Находится значение наружного избыточного давления Р3ни из условия:

Р3ни = Р3см / nсм, (9)

где Р3см – прочность труб на смятие для толщины труб δ 3 ( прил. 1 ).

4) На эпюре наружных избыточных давлений находится глубина L2, на которой действует Р3ни (предварительная глубина установки 2-ой секции).

5) Определяется предварительная длина 2-ой секции l2:

l2 =*L1 - L2, (10)

где *L1 – откорректированная глубина установки 1-ой секции.

6) Рассчитывается предварительный вес 2-ой секции G2:

G2 = l2∙ q2, (11)

где q2 – вес 1 м труб с толщиной стенки δ 2 ( прил. 2 ).

7) Корректируется прочность на смятие труб 3-ей секции с толщиной стенок δ 3 в условиях двухосного нагружения:

3см = Р3см∙ (1 - 0, 3∙ Σ G2 / Q3Т ), (12)

где 3см – прочность на смятие труб 3-ей секции при двухосном нагружении;

Р3см - прочность на смятие труб 3-ей секции при радиальном нагружении ( прил. 1 );

Σ G2 – нагрузка растяжения на 3-ю секцию, равная сумме откорректированного веса 1-ой секции *G1 и предварительного веса 2-ой секции;

Q3Т – нагрузка растяжения на пределе текучести для труб 3-ей секции (прил. 3).

8) Находится новое (откорректированное) значение наружного избыточного давления 3ни, которое обеспечится прочностью труб с толщиной стенки δ 3, но с учетом двухосного нагружения из условия:

3ни = *Р3см / nсм, (13)

9) На обобщенном графике наружных избыточных давлений находится новая (откорректированная) глубина установки 2-ой секции *L2, на которой действует 3ни.

10) Определяется откорректированная длина 2-ой секции:

*12 = *L1 - *L2, (14)

где *L1 – откорректированная глубина установки 1-ой секции.

11) Рассчитывается откорректированный вес 2-ой секции *G2:

*G2 = *l2∙ q2, (15)

Также определяется откорректированная сумма весов 2-х секций Σ G2:

Σ G2 = *G1 + *G2, (16)

12) Определяются фактические коэффициенты запаса прочности для 3-ей секции на глубине *L2 при откорректированных параметрах 2-х секций на внутреннее давление (4.30) и на страгивание в резьбовом соединении:

nр = Р3р / Р3ви, (17)

где Р3р – прочность труб 3-ей секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ 3 ( прил. 4 );

Р3ви – внутреннее избыточное давление на глубине *L2 (определяется по

совмещённому графику внутренних избыточных давлений).

nстр = Q3стр / Σ *G2, (18)

где Q3стр – прочность на страгивающие нагрузки для труб 3-eй секции с

толщиной стенок δ 3 ( прил. 5 );

Σ *G2 – растягивающая нагрузка на 3-ю секцию от откорректированного веса 2-х секций.

Рассчитанные коэффициенты должны быть больше допустимых коэффициентов запаса прочности (см. расчет 1-ой секции).

13) При соблюдении условий прочности для третьей секции, откорректированные параметры 2-ой секции принимаются за окончательные.

Расчет следующих секций

Расчет следующих секций производится аналогично расчету 1 и 2 секции.

Если по одному из видов нагрузок условие прочности не выполняется, то дальнейший расчет ведется по этому виду нагрузок. В большинстве случаев в первую очередь несоблюдение условия имеет место по растягивающей нагрузке. В этом случае нужно найти длину рассчитываемой секции, при которой условие прочности будет выполняться.

Из условия прочности на растяжение длина рассчитываемой (i) секции определяется из следующего условия:

Qi+1стр / nстр = Σ Gi-1 + Gi, (19)

где Qi+1стр – табличное значение прочности на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении для труб следующей (i+1) секции с толщиной стенок δ i+1;

Σ Gi-1 – суммарный вес предыдущих секций;

Gi – вес рассчитываемой секции, который может быть выражен:

Gi = li qi, (20)

где li – длина рассчитываемой секции;

qi – вес 1 м рассчитываемой секции.

Тогда из (19) и (20) можно найти:

1i = (Qi+1стр / nстр - Σ Gi-1) / qi, (21)

При этом для последующих секций толщина стенок увеличивается, а их длина определяется по вышеприведенному выражению. При этом проверяется запас прочности на внутреннее избыточное давление для верхней части очередной секции, так как с уменьшением глубины это давление растёт и на наружное избыточное давление в нижней части секции. Расчет проводится до тех пор, пока сумма длин всех секций не станет равной или большей длины обсадной колонны.

Возможен вариант, когда выбрана максимальная толщина стенки труб

группы прочности «Д», а сумма длин рассчитанных секций составляет величину, меньшую длины колонны. Тогда необходимо принимать следующую группу прочности «К» или «Е».

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Конструирование обсадной колонны по длине

Методические указания к выполнению практической работы №3

по дисциплине «Заканчивание скважин» для студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очного обучения

 

Томск – 2015

К параметрам обсадной колонны при заданном диаметре, который уже вами выбран при разработке конструкции скважины, относятся группа прочности материала труб, толщина стенок и длина секций с соответствующей группы прочности и толщиной стенки.

Рекомендуется использовать по возможности наиболее дешёвые обсадные трубы, поэтому для начала расчёта выбираются трубы группы прочности Д. Принимаются также тип обсадных труб и вид исполнения («А» или «Б»).

При анализе используются совмещенные графики избыточных наружных и внутренний давлений. Из этих графиков видно, что наружные избыточные давления достигают максимума на забое скважины. Уровень наружных избыточных давлений, как правило, больше внутренних, к тому же, прочность на внутреннее давления выше прочности на смятие (наружные избыточные давления), поэтому, за начало расчета в большинстве случаев принимают наружное избыточное давление и расчёт параметров ОК начинается снизу.

Расчёт начинают с определения параметров нижней (1-ой секции), секции, которая находится в пределах эксплуатационного пласта (пластов).

Расчет 1 секции (в пределах эксплуатационного пласта)

1) Определяется требуемая прочность трубы на смятие для 1-ой секции Р1см, которая удовлетворяет условию:

Р1см ≥ nсм∙ Р1ни, (1)

где Р1ни – величина наружного избыточного давления в начале 1-ой секции (на забое);

nсм – коэффициент запаса на смятие внешним избыточным давлением. Для секций, находящихся в пределах эксплуатационного объекта, nсм = 1, 0 - 1, 3 (в зависимости от устойчивости коллекторов, пластового давления, количества эксплуатационных пластов), для остальных секций - 1, 0.

2) Находится толщина стенки δ 1, которая обеспечивает найденную прочность на смятие или на критические давления ( прил. 1 ).

3) Принимается глубина L1 спуска 1-ой секции выше кровли эксплуатационного объекта на 50 метров.

4) По эпюре наружных избыточных давлений определяется наружное избыточное давление Р2ни на верхнем конце 1-ой секции, и по прил. 1 находят трубы с толщиной стенки δ 2, у которых Р2см больше Р2ни (следующая меньшая толщина стенки). Из этих труб будет состоять 2-я секция.

5) Определяется предварительная длина 1-ой секции l1:

l1 = L - L1, (2)

где L – длина скважины по стволу.

6) Рассчитывается предварительный вес 1-ой секции G1:

G1 = 11∙ q1, (3)

где q1 – вес 1 м труб 1-ой секции с толщиной стенки δ 1 ( прил. 2 ).

Исполнение труб берется А, так как по правилам безопасности использование типа Б не допускается. Можно использовать трубы с треугольной резьбой или ОТТМ, а из 2х возможных вариантов, учитывая опыт работы на месторождении, выбираются обсадные трубы с резьбой ОТТМ.

7) Корректируется прочность на смятие труб для 2-ой секции с учетом двухосного нагружения от наружного избыточного давления и растяжения от веса 1-ой секции по формуле:

2см = Р2см∙ (1 - 0, 3 G1 / Q2Т ), (4)

где 2см – прочность на смятие труб 2-ой секции при двухосном нагружении;

Р2см - прочность на смятие труб 2-ой секции при радиальном нагружении ( прил. 1 );

G1 – растягивающая нагрузка на 2-ю секцию, равная весу 1-ой секции;

Q2Т – растягивающая нагрузка для 2-ой секции, при которой напряжение в теле трубы достигает предела текучести ( прил. 3 ).

9) На эпюре наружных избыточных давлений находится новая (откорректированная) глубина *L1, на которой действует 2см (глубина установки 1-ой секции).

10) Определяется откорректированная длина 1-ой секции:

*l1 =L - *L1, (5)

11) Рассчитывается откорректированный вес 1-ой секции:

*G1 = *l1∙ q1, (6)

12) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине *L1 при откорректированной длине 1-ой секции *l1 на внутреннее давление:

nр = Р2р / Р2ви, (7)

где Р2Р – прочность труб 2-ой секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ 2 ( прил. 4 );

Р2ВИ – избыточное давление на глубине *L1 (определяется по эпюре внутренних избыточных давлений).

Рассчитанные коэффициенты должны быть больше допустимых коэффициентов запаса прочности. Для диаметров труб от 114 до 219 мм np=1, 15, для диаметров свыше 219 мм np=1, 15 (исполнение А) и np=1, 45 (исполнение Б).

13) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине *L1 при откорректированной длине 1-ой секции *l1 на страгивание в резьбовом соединении:

Nстр = Q2стр / *G1, (8)

где Q2стр – прочность на страгивающие нагрузки для труб 2-ой секции с толщиной стенок δ 2 ( прил. 5 );

*G1 – растягивающая нагрузка на 2 -ую секцию, равная откорректированному весу 1-ой секции.

Коэффициенты запаса прочности на страгивание представлены в табл. 1.

 

 

Таблица 1


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-05-06; Просмотров: 437; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.081 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь