Проект заканчивания эксплуатационной скважины глубиной 2320 м на Самотлорском месторождении

 

   Расчет  секций сводится к проверке запаса прочности из условий 4.1, 4.2, 4.3 где  Р_ни, Р_ви, Р_стр – МПа.

   Р_кр – критическоие давления для обсадных труб, по ГОСТ 632-80 МПа [6, приложение];

   Р_т – внутреннее давление, при котором напряжение в теле трубы по ГОСТ 632-80 достигает предела текучести [6, приложение 4];

   Q – растягивающие нагрузки, при которых напряжение в теле труб по ГОСТ 632-80 достигает предела текучести [6, приложение 3];

   n₁ – коэффициент запаса прочности на наружное избыточное давление, в нашем случае     n = 1,2 [3, пункт 2.1.4];

   n₂ – коэффициент запаса прочности на внутреннее избыточное давление [3, таблица12];

   n₃ – коэффициент запаса прочности на растяжение [3, таблица13].

   А также  определяем длины секций, толщину  стенки, группу прочности и веса каждой секции.

   Произведем  расчет на прочность первой секции эксплуатационной колонны. Определим  запас прочности n₁ на наружное избыточное давление. Вычисляем произведение (к₁ × Р_ни) и подбираем трубы с Р_кр > n₁ × Р_ниL                                                                                            (4.4)

   Где Р_ниL – наружное избыточное давление на забое скважины  Р_ниL = 25МПа (из эпюры 4.6).

   Р_кр >  1,2 × 25 = 30 МПа

   Подбираем трубы [6, приложение 2] для первой секции предварительно выбрали трубы группы прочности «Д» с толщенной стенки 10,6 мм с Р_кр = 32,3.

   Определяем  запас прочности на внутреннее избыточное давление n₂ [3, таблица 12]

   Р_кр / Р_ви > n₂                                                                                                                            (4.5)

   32,5 / 25 =  1,3 > 1,15

   Длину секции L₁ это модульность продуктивного пласта L₁ = 40 м.

   Определяем  растягивающую нагрузку первой секции:

   Q = L × g, Н                                                                                                                             (4.6)

   Где: L – длина секции, м;

            g – теоретический вес 1 м колонны с учетом замковых соединений ГОСТ 632-80 [6, приложение 12].

   По  эпюре определяем наружное избыточное давление на верхнем конце первой секции (на глубине L₁ = 2280 м).

   Подбираем трубы с Р_кр >  n₁ ( n₁ = 1), Р_ниL1 = 24 МПа, из которых составим 2-ю секцию. Определим значение    Р_кр  для труб второй секции из условия двухосного напряжения, с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса первой секции длиной L₁ = 40 м.

   Р`_кр = Р_кр × (1 – 0,3 × Q / Q_т), МПа                                                                                        (4,7)

   Где: Q – осевая растягивающая нагрузка на трубу;

            Q_т - растягивающая нагрузка, при которой напряжение в теле трубы достигает предела текучести [6, приложение 3].

    Р`_кр = 24 × (1 – 0,3 × 16,56 / 1686), МПа

    Q = (2320 -2280) × 0,414 = 16,56, кН

   Предварительно  выбираем трубы для второй секции. Эта секция будет иметь следующие характеристики: группа прочности «Д», 168×8,9, Р_кр = 24,1.

   По  полученному значению Р`<sub>кр</sub> по эпюре уточняем глубину спуска второй секции           L<sub>1</sub>`= 2280 и уточняем длину первой секции l`<sub>1</sub> = L - L<sub>1</sub>`, м                                                    (4.8)

   Где: L – глубина скважины, L = 2320, м;

           L₁`- глубина спуска второй секции, L<sub>1</sub>`= 2280 м.

   l`₁ = 2320 – 2280 = 40 м.

   определяем  вес первой секции (по формуле 4.6):

   Q₁`= 40 × 0,414 = 16,56 кН

   Для определения  длины секции необходимо выбрать трубы для третей секции с меньший по сравнению со второй секцией прочностью. Третья секция будет состоять из труб группы прочности «Д» 168´8,0 Р_кр = 19,7 МПа. И по эпюре 4.6 найдем глубину L₂ которая будет равна 2000 м. Длина из условия одноосного нагружения:

   l ₂ = L₁` - L₂                                                                                                                              (4.9)

   Где: L₂ – глубина определенная по эпюре 4.6 соответствующая давлению 19,7 МПа.

   l ₂ = 2280 – 2000 = 280 м.

   Определим вес второй секции (по формуле 4.6):

   Q₂ = 280 ´ 0,354 = 99,12 кН

   Определяем  величину Р_кр` для труб третей секции для условия двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса 1-й и 2-й секции (Q<sub>1</sub>`  + Q₂).

   Q_1,2 = Q₁` + Q₂                                                                                                                  (4.10)

   Q_1,2 = 16,56 + 99,12 = 115,68 кН

   Р`_кр3 = 19,7 ´ (1 – 0,3 ´ 115,68 / 1510) = 19,2, МПа

   По  полуученым значениям Р`<sub>кр</sub>, по эпюре 4.6 определяем уточненную глубину спуска третьей секции L`₂ = 1975 м и длину l ₂.

   l`<sub>2</sub> = L`₁ – L`₂, м                                                                                                              (4.11)

   l`₂ = 2280 – 1975 = 305 м

   Определим вес второй секции (по формуле 4.6):

   Q = 305 ´ 0,354 = 107,97 кН

   Далее производим расчет на внутреннее избыточное давление, для верхней трубы второй секции:

   n₂ = Р_т / Р_виz = 34,5 / 19,2 = 1,8                                                                                       (4.12)

   Запас прочности достаточен (при n₂ =1,15). Окончательно выбираем вес второй секции (по формуле 4.6):

   Q`₂ = 305 ´ 0,354 = 107,97 кН.

   Для определения  длины третей секции выбираем трубы  четвертой секции. Группа прочности  четвертой секции «Д» с толщиной стенки 7,3 мм и Р_кр = 16,4 Мпа. По

соответствующему  значению Р_кр и эпюре 4.6 находим глубину L₃ = 1450 м. Длина третей секции из условия одноосного нагружения равна:

   l ₃ = L`₂ – L₃                                                                                                                     (4.13)

   l ₃ = 1975 –1450 = 525 м

   Определим вес секции Q₃ (по формуле 4.6):

   Q₃ = 525 ´ 320 = 168 кН

   Определим величину Р`_кр для труб четвертой секции из условия двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса первой, второй, третий секций:

   Q_1,2,3 = Q`<sub>1</sub> + Q`₂ + Q, кН                                                                                                 (4.14)

   Q_1,2,3 = 16,56 + 107,97 + 168 = 292,53 кН

   Р_кр4 = 16,4 ´ (1 – 0,3 ´ 292,53 / 1372) =15,35 МПа

   Для полученного  значения Р`<sub>кр</sub> по эпюре 4.6 определим уточненную глубину спуска четвертой секции L`₃ = 1385 и длину:

   l`<sub>3</sub> = L`₂ – L`₃, м                                                                                                              (4.15)

   l`₃ = 1975 – 1385 = 590 м

   Определим вес третей секции Q`₃ (из формулы 4.6):

   Q`₃ = 590 ´ 0,320 = 188,8 кН

   Длину четвертой секции найдем из расчета  на растяжение по формуле:

   l ₄ = ([Р_ст] – Q) / g                                                                                                              (4.16)

   Где: [Р_ст] = Р_ст / n₃                                                                                                            (4.17)

   Для труб четвертой секции Р_ст = 833 кН [6, приложение 5].

   [Р_ст] = 833 / 1,15 = 724,35 кН

   l ₄ = (724,35 – 313,33) / 0,294 = 1398 м.

   Найдем  вес трех секций (окончательный):

   Q`<sub>1,2,3</sub> = Q`₁ + Q`<sub>2</sub> + Q`₃                                                                                                     (4.18)

   Q`_1,2,3 = 16,56 + 107,97 = 188,8 = 313 кН.

   Найдем  глубину без трех нижних секций l´´:

   l´´= L – (l`<sub>1</sub> + l`₂ + l`₃), м                                                                                                   (4.19)

   l´´= 2320 – (40 + 305 + 590) = 1385 м

   Четвертая секция последняя так как длина  четвертой секции l ₄ превышает глубину которая нам требуется l´´. Итак l´´ это длина четвертой секции. Найдем ее вес Q`₄ (из формулы 4.6):

   Q`₄ = 1385 × 0,294 = 407,19 кН.

   Найдем  вес всей обсадной колонны (всех четырех секций):

   Q` = 16,56 + 107,97 + 188,8 + 407,19 = 720,52 кН

   Проверим  условие Q < [P], 720,52 < 724,35 – условие выполняется.

   Результаты  расчетов сводим в таблицу 4.5.