2.3 Крепление скважины

При бурении нефтяных и газовых скважин необходимо крепить их стенки. В результате этого достигается следующие:

1. Укрепляются стенки скважины сложенные недостаточно устойчивыми горными породами;

2. Разобщаются нефтеносные и газоносные пласты друг от друга, а так же от водоносных горизонтов.

Это позволяет создать долговечный и герметичный канал по которому нефть и газ поднимается от забоя до устья без потерь.

Пласты разобщаются с помощью специальных труб, которые называются обсадными.

Так как одно крепление стенок скважины обсадными трубами не создают разобщения пластов, то затрубное пространство заполняют цементным раствором специальным оборудованием и приспособлением.

Все обсадные колонны, кроме направления и кондукторов, выходит на поверхность , необходимо подвешивать на устье жёстко связывать с ранее спущенными колоннами при помощи специальных устройств-колонных головок. Эти устройства должны обеспечивать обвязку обсадных колонн и предотвращение разгрузки перед подвеской

В конструкцию низа обсадной колонны входят: башмачная направляющая пробка, башмак или короткий патрубок с боковыми отверстиями,

обратные клапаны, упорное кольцо, кольца жёсткости и турбулизаторы. Для Эксплуатационной и промежуточной колонн в комплект оборудования их низа включаются , также центрирующие фонари и скребки.

2.3.1 Расчёт эксплуатационной колонны на прочность

Исходные данные для расчета обсадных колон

Таблица №20

№ п/п	Наименование данных	Услов- ные обозна- чения	Значение для колонн
			кондуктор	промежуточ-- ная	эксплуата- ционая
1	Диаметр колонны, мм	Д	324	245	178
2	Расстояние от устья: -до башмака колонны, м -до уровня цемента за колонной, м -до уровня жидкости в колонне, м -до пласта с возможными нефтеводопроявлениями	L h H	480 0 0	1923 0	3000 1773 1923 2350
3	Плотность, кг/м^3 -цементного раствора -бурового раствора -жидкости в колонне -опресовочной жидкости	рц.р рб.р рв ро.ж	1830 1150 838 1150	1830 1150 838 1150	1830 1150 838 1000
4	Пластовое давление, МПа	Р.пл	25,2	18,6	46,9
5	Коэффициент запаса прочности на: -наружное давление -внутреннее давление -на страгивание	n.кр n.в n.стр	1,0 1,45 1,45	1,0 1,45 1,30	1,3 для 1 секции, постоянно 1 1,3 1,15
6	Зона перфорации, м	-	-	-	3000-1923

1) выбираем расчетную схему:

т.к. h<H, то для расчета выбираем схему 1.

Схема 1

2)Определяем наружное избыточное давление в точках 1,2,3,:

В точке 1 Z=0

_{В точке 2} Z=h_{Рни=0,01х рб.рх h=0,01х1,10х1773=19,50 МПа}

В точке 3 Z=HРни=0,01х1,10х1773+0,01х1,32х(3000-1773)х(1-0,75)-0,01х0,85х(3000- -1923)=23,6 МПа

3) Строим эпюру наружных избыточных давлений (схема 2).

4)определяем внутреннее избыточное давление в точках а, б, в.

В точке а:или

Определяем в зависимости от пластового давления:

_{Ру=Рпл-0,01х рвхL=27-0,01х0,89х3000=0,3 МПа}

для колонныD=178мм

Т.к. >, то принимаем в точке а

В точке б:_{Рви=Роп+0,01х рожхрбрхh=11,5+0,01х1х1773-0,01х1,10х1773=9,7МПа}

В точке в:

Рви=роn+0,01хрожхL-0,01хрбрхh-0,01хрц.рх(L-h)[(1-k)=11,5+0,01х1х3000-0,01х1,10х1773-0,01х1,82х(3000-1773)х(1-0,25)=5,24МПа

5)По расчетным данным строим эпюру внутренних избыточных давлений(схема 2).

6)Подбираем трубы для эксплуатационной колонны.

Самое большое давление трубы будут испытывать на забое скважины это

С учетом коэффициента безопасности прочности критического давления на эти трубы.

Этому давлению соответствуют трубы группы прочности Д с толщиной стенки 12,1мм, для которых ,

Эти трубы принимаем для эксплуатационной колонны.

Определяем вес всей колонны:

Определяем запас прочности на страгивания труб секции от веса всей колонны.

- следовательно, обсадная колонна страгивающую нагрузку выдержит

Проверяем обсадную колонну на внутреннее избыточное давление.

Тогда коэффициент запаса прочности на ВИД :

- следовательно подобранные трубы выдерживают ВИД.

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Таблица №21

Интервал спуска, м	Длина секции, м	Тип резьбовых соединений	Диаметр, мм	Марка стали	Толщина стенки, мм	Масса		Коэффициент запаса прочности
						1м трубы, кг	колонны, т
								смятие	внутренне давление	страгивание / растяжение
1	2	3	4	5	6	7	8	14	15	16
0-3000	3000	БАТРН	178	N-80	10,6	41,7	169,3	1,33	2,35	1,93

Эпюры наружных и внутренних избыточных давлений эксплуатационной колонны (2.3.1)

5,25 11,5 19,50 23,6 Р,МПа

0

Наружное избыточное давление

1773

Внутреннее избыточное давление

3000

L,м

Схема 2