Лекция 8. Особенности расчета обсадных колонн для наклонно-направленных ckbaжин

Расчет обсадных колонн для наклонно-направленных скважин производят с учетом планируемого профиля на стадии проектирования и по фактическим данным инклинометрии ствола скважины.

8.1. Наружное и внутреннее давление.

Расчет наружного и внутреннего избыточного давлений производят по тем же формулам, что и для нефтяных или газовых скважин. При этом расчетные глубины определяют как проекции глубин по стволу скважины на вертикальную плоскость. Расчетные глубины допускается определять графическим методом по проекции на вертикальную плоскость проектного или фактического профиля скважины.

Проекцию участка ствола скважины глубиной на вертикальную плоскость z определяют по формуле:

,

где: - удлинение на глубине . Определяется по фактическим данным инклинометрии ствола, а на стадии проектирования - расчетным путем.

При общем удлинении колонны не более чем на 50 м допускается расчет давлений производить так же, как для вертикальных скважин.

Для построения эпюры избыточных давлений на вертикальной оси откладывают значения глубин по стволу скважины , соответствующие точкам , а в горизонтальном направлении от точек откладывают значения давлений, определенных по значениям вертикальных проекций . Полученные точки последовательно соединяют между собой (рис. 8.1).

При расчете по пластовым и горным давлениям мощность пласта по эпюре откладывается по глубине ствола с учетом удлинения ствола скважины.

8.2. Нагрузки от собственного веса и изгиба

Допускаемые растягивающие нагрузки для резьбовых соединений определяют аналогично. Влияние изгиба учитывается увеличением запаса прочности в зависимости от интенсивности искривления, размера и прочности соединения.

Рис. 8.1. Эпюры избыточных давлений для наклонно направленной скважины.

Интенсивность искривления ствола скважины (искривление на длине 10 м в градусах) определяют на стадии проектирования по формуле:

(2)

где: R - проектный радиус искривления, м.

Для пробуренного ствола определяют по результатам инклинометрии (по углу наклона и азимуту в интервале длиной 10 м). Значение при пространственном искривлении определяют по формуле:

(3)

где: - углы наклона в начальной и конечной точках рассматриваемого участка длиной l;

- разность азимутальных углов в тех же точках.

Коэффициент запаса прочности на растяжение для обсадных труб с треугольной резьбой на изогнутом участке ствола определяют по формуле:

(4)

где: - коэффициент запаса прочности на растяжение, принимаемый для вертикальной колонны;

- коэффициент, учитывающий влияние размеров соединения и его прочностные характеристики;

- интенсивность искривления труб.

Минимальные запасы прочности для труб по ГОСТ 632-80 должны быть следующим:

Диаметр труб, мм,	Минимальное значение запаса прочности при = 0,5
114 ... 168	1,3
178 ... 245	1,45
273 ... 324	1,6
Более 324	1,75

Допускаемую нагрузку рассчитывают по выражению:

(5)

где: определяют в соответствии с справочными данными для труб с резьбами трапецеидального профиля и нормальным диаметром муфт (ОТТМ, ОТТГ, ТБО и импортных труб с резьбой "Батресс", "Экстрем лайн","VAM" и др.):

- при интенсивности искривления скважин до 5°/10 м для труб диаметром до 168 мм и до 3°/10 м для труб диаметром выше 168 мм расчет на прочность соединения, при растяжении производят так же, как для вертикальных скважин без учета изгиба;

- при интенсивности искривления от 3 до 5°/10 м для труб диаметром выше 168 мм допускаемая нагрузка на растяжение уменьшается на 10%.

Коэффициент запаса прочности для гладкого тела трубы на изогнутом участке ствола определяют по формуле:

(6)

где: - коэффициент запаса прочности для вертикальной скважины. ;

- коэффициент, учитывающий влияние формы тела трубы и ее прочностные характеристики.

Допускаемую нагрузку для гладкого тела трубы с учетом изгиба колонны определяют из выражения:

(7)

где: F - площадь сечения трубы, мм²;

- предел текучести материала трубы, МПа.