- •4 Розрахунок експлуатаційної колони на міцність
- •Відносна густина газу за повітрям 0,6
- •4.1 Розрахунок надлишкових тисків
- •4.2 Розрахунок міцнісних характеристик обсадних труб
- •4.2.1 Розрахунок зовнішнього та внутрішнього критичних тисків
- •4.2.2 Розрахунок розтягуючих навантажень, при яких напруження в тілі труби досягають межі текучості
- •4.2.3 Розрахунок на міцність різьбових з’єднань трапецієподібного профілю
- •4.3 Підбір труб для експлуатаційної колони
4 Розрахунок експлуатаційної колони на міцність
Вихідні дані для розрахунку:
Глибина спуску колони Н, м 3670
Зовнішній діаметр експлуатаційної колони dЗЕК 1, мм 140
Зовнішній діаметр експлуатаційної колони dЗЕК 2, мм 168
Глибина спуску попередньої обсадної колони НПК, м 3340
Віддаль від устя до рівня тампонажного розчину
за експлуатаційною колоною Н, м 0
Густина рідини яка знаходиться в порах
тампонажного каменю , 1100
Тиск в експлуатаційній колоні на кінець експлуатації
свердловини Р, Мпа 1,0
Пластовий тиск Р, МПа 39,42
Густина опресовочної рідини , 1000
Відносна густина газу за повітрям 0,6
Коефіцієнти запасу міцності:
а) на зовнішній надлишковий тиск:
в інтервалі залягання продуктивного горизонту n1 1,2
вище залягання продуктивного горизонту n1 1,0
б) на внутрішній надлишковий тискn2 1,15
в)на розтяг n3 1,75
4.1 Розрахунок надлишкових тисків
Зовнішній надлишковий тиск Р, що діє на нижню частину експлуатаційної колони буде найбільшим на кінцевій стадії роботи свердловини, тобто коли внутрішній тиск в колоні буде мінімальним. У загальному випадку зовнішній надлишковий тиск визначається як різниця між зовнішнім і внутрішнім тисками, що діють на колону для одного і того ж періоду:
- закінчення цементування;
- випробування колони на герметичність із зниженням рівня;
- освоєння свердловини;
- закінчення експлуатації.
Р = Р - Р ; (4.1)
Д
1
Н
Н
2
3
Рисунок 4.1 - Розрахункова схема.
1. Р = 0
2. Р = g НПК - Р е
S = 0,0001 НПК
S = 0,0001 · 0,6 · 3340 = 0,2004
Р = 1100 · 9,81 · 3340 – 106 · 2,7180,2004=34,8 · 106Па= 34,8 МПа
3. Р = g Н - Р е
S = 0,0001 H
S = 0,0001 · 0,6 · 3670 = 0,2202
Р = =38,4· 10Па= 38,4 МПа
На основі одержаних результатів будуємо епюру зовнішнього надлишкового тиску (див. рис.4.3)
Внутрішній надлишковий тиск визначається як різниця між внутішнім та зовнішнім тисками, що діють на колону для одного і того ж періоду.
Р = Р - Р (4.2)
Найбільших значень Р досягає на усті свердловини так, як зовнішній тиск в цьому перерізі відсутній.
Внутрішній тиск на усті свердловини визначають для періоду опресування колони. Величина тиску опресування повинна перевищувати не менше 10 % величину max. можливого тиску на усті в період роботи свердловини.
Н
Н
1
2
3
Рисунок 4.2 - Розрахункова схема.
1. Р = Р = 1,1 Р =
S = 0,0001 H
S = 0,0001 · 0,6 · 3670 = 0,2202
Р = =34,8· 106Па =34,8 МПа
Одержане значення порівнюємо з табличним:
для туб діаметром 140 мм - Р = 12,5 МПа
для туб діаметром 168 мм - Р = 11,5 МПа
Кінцевий тиск шукаємо окремо для кожної секції.
Для нижньої секції
Р = 1,1·(Р+ Р)
Р= 9,81 (1800 - 1190) (3670 - 1850 - 30 ) = 10,7· 10Па=10,7 МПа
Р = ( 0,002 · 3670 + 16 )· 10 = 8,94· 10Па=8,94 МПа
Р = ( 10,7+ 8,94 ) ·1,1 = 21,6· 10Па=21,6 МПа
Знаходимо кінцевий тиск для верхньої секції
Р2 = 9,81 ( 1850 - 1190 ) ·1850 = 11,8· 10Па=11,8 МПа
Рг2 = ( 0,002 · 1850 +16 ) 10 = 5,3· 10Па=5,3 МПа
Рк2 = ( 11,8 + 5,3 ) 1,1 = 18,81· 10Па=18,81 МПа
Із 5-ох значень вибираємо найбільше, яке і будемо використовувати для подальших розрахунків.
Р = 34,8 МПа
2. Р = Р + g HПК - g HПК
Р = 34,8· 10 + (1000-1100 ) 9,81 · 3340 = 31,5· 10Па=31,5 МПа
3. Р = Р + g H - Рпл
Рвн = 34,8 · 10+ 1000 · 9,81 · 3670 – 39,42 · 10= 31,4· 10Па=31,4 МПа
На основі одержаних результатів будуємо епюру внутрішнього надлишкового тиску (4.3).