Коэффициенты запаса прочности на внутреннее давление

А.В. Ковалев

 

Конструирование обсадной колонны по длине

Методические указания к выполнению практической работы №3

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

 

Томск – 2018

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 группой 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 (предпочтительно использование труб категории «А», т.к. они обладают более высоким качеством по сравнению с «Б»). Выбор типа резьбового соединения для обсадных труб осуществляется в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Рекомендуемый тип резьбового соединения

Интенсивность искривления, град./10м	Избыточное внутреннее давление, МПа	Эксплуатационная колонна	Остальные обсадные колонны
Жидкая среда
До 1,5	До 10	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	10 … 20	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	20 … 30	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	Более 30	ОТТГ, ТБО	Треугольная, ОТТМ
Более 1,5	До 10	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	10 … 20	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	20 … 30	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	Более 30	ОТТГ, ТБО	ОТТГ, ОТТМ
Газовая среда
До 1,5	До 10	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	10 … 20	ОТТМ, ОТТГ, ТБО, Треугольная	Треугольная, ОТТМ
	20 … 30	ОТТМ, ОТТГ, ТБО,	Треугольная, ОТТМ
	Более 30	ОТТГ, ТБО	ОТТГ, ОТТМ
Более 1,5	До 10	Треугольная, ОТТМ	Треугольная, ОТТМ
	10 … 20	ОТТМ, ОТТГ, ТБО,	Треугольная, ОТТМ
	20 … 30	ОТТМ, ОТТГ, ТБО,	ОТТГ, ОТТМ
	Более 30	ОТТГ, ТБО	ОТТГ, ОТТМ

 

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 давление 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-ой секции (в пределах эксплуатационного пласта)

1) Определяется требуемая прочность трубы на смятие для 1-ой секции Р¹_см, которая удовлетворяет условию:

Р¹_см ≥ n _см ∙Р¹_ни,                                    (1)

где Р¹_ни – величина наружного избыточного давления в начале 1-ой секции (на забое);

n _см – коэффициент запаса на смятие внешним избыточным давлением. Для секций, находящихся в пределах эксплуатационного объекта, n _см = 1,1 – 1,3 (в зависимости от устойчивости коллекторов, пластового давления, количества эксплуатационных пластов), для остальных секций – 1,0. Запас прочности на наружное избыточное давление для участка колонны, расположенной в горизонтальном участке, принимается равным 1,30 – 1,50 (в зависимости от устойчивости коллектора).

2) Находится толщина стенки δ¹, которая обеспечивает найденную прочность на смятие или на критические давления (прил. 1).

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

4) По эпюре наружных избыточных давлений определяется наружное избыточное давление Р²_ни на верхнем конце 1-ой секции, и по прил. 1 находят трубы с толщиной стенки δ², у которых Р²_см больше Р²_ни (следующая меньшая толщина стенки). Из этих труб будет состоять 2-я секция.

В случае отсутствия обсадных труб с меньшей толщиной стенки по формулам (5)–(8) проверяется соблюдение условий прочности обсадной колонны, имеющей толщину стенки δ¹, установленную на всю длину L (т.е. L¹=0). Причем значения прочности труб на внутреннее давление и прочности на страгивающие нагрузки берутся для труб с толщиной стенки δ¹.

5) Определяется длина 1-ой секции l¹:

l ¹ = L - L ¹,                                           (2)

где L – длина скважины по стволу.

6) Рассчитывается вес 1-ой секции G ¹ :

G ¹ = 1¹∙ q ¹,                                               (3)

где q ¹ – вес 1 м труб 1-ой секции с толщиной стенки δ¹ (прил. 2).

7) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине L ¹ при длине 1-ой секции l ¹ на внутреннее давление:

n _р = Р²_р  / Р²_ви,                                     (4)

где Р²_р – прочность труб 2-ой секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ² (прил. 3);

Р²_ви – внутреннее избыточное давление на глубине L ¹ (определяется по эпюре внутренних избыточных давлений).

Рассчитанные коэффициенты должны быть больше представленных в таблице 2.

Таблица 2

Коэффициенты запаса прочности на внутреннее давление

Диаметр труб, мм	Коэффициент запаса прочности на внутреннее давление
	Исполнение А	Исполнение Б
114…219	1,15	1,15
Свыше 219	1,15	1,45

 

8) Определяется фактический коэффициент запаса прочности для 2-ой секции на глубине L ¹ при длине 1-ой секции * l ¹ на страгивание в резьбовом соединении:

N _стр = Q ² _стр  / G ¹,                                   (5)

где Q ² _стр – прочность на страгивающие нагрузки для труб 2-ой секции с толщиной стенок δ² (прил. 4);

G ¹ – растягивающая нагрузка на 2 -ую секцию, равная весу 1-ой секции.

Коэффициенты запаса прочности на страгивание представлены в табл.

3.

Таблица 3

---

Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 863; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!