Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 [ 105 ] 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

в период ввода в эксплуатацию Ру = Рпр.3300 - ghкр.пр = 43,7 - 860-9,8-3300-10 = 43,7 - 27,8 = 15,9 МПа;

при опрессовке колонны роп = 1,1-15,9 = 17,5 МПа - это давление принимается в качестве расчетного, так как оно превышает минимальное рекомендуемое давление опрес-совки роп = 12,5 МПа для обсадных колонн диаметром 146,1 мм (см. табл. 9.4).

Минимальное давление у башмака колонны в период ввода в эксплуатацию

Р3400 = рпл.gh = 860-9,8-3400-10 = 28,7 МПа.

Давление у башмака колонны в период опрессовки

р3400 = роп + рб.р gh = 17,5 + 1420-9,8-3400-10-6 = 17,5 + 47,3 = 64,8 МПа;

в конце эксплуатации

р340 рфлg(h - hк) = 950-9,8(3400 - 2400)-10-6 = 9,3 МПа.

По рассчитанным величинам строятся эпюры внутреннего давления во время опрес-совки колонны и в конце эксплуатации.

3. Построение эпюры наружного избыточного давления.

Эпюра наружного избыточного давления строится для сам1х неблагоприятных условий нагружения, т.е. на заключительном этапе эксплуатации, когда вследствие снижения уровня жидкости в колонне внутреннее противодавление становится минимальным. Так как при снижении уровня жидкости в колонне она опорожняется до глубины 2400 м, то в интервале от устья до глубины 2400 м эпюра наружного избыточного давления аналогична эпюре наружного давления:

на глубине 2300 м

рн.и = 32,0 МПа;

на глубине 2400 м рн.и = 32,0 + 1100-9,8(2400 - 2300)-10 = 32,0 + 1,1 = 33,1 МПа;

на глубине 3250 м

рн.и = 32,0 + 1100-9,8(3250 - 2300)-10 - 950-9,8(3250 - 2400)-10-6 = 32,0 + 10,2 - - 7,9 =

34,3 МПа;

на глубине 3400 м

рни = 32,0 + 1100-9,8(3400 - 2300) - 950-10(3400 - 2400)-10 = 32,0 + 11,9 - 9,3 = = 34,6

МПа.

По разностям наружного и внутреннего давлений в характерных точках строится эпюра наружного избыточного давления (см. рис. 9.2), которая затем используется при расчете эксплуатационной колонны.

4. Построение эпюры внутреннего избыточного давления.

Для построения эпюры внутреннего избыточного давления исходной является эпюра наружного давления, и для сопоставления подбираются условия нагружения колонны, при которых внутреннее давление будет максимальным. Как видим, в рассматриваемом примере максимальное давление в колонне возникает во время ее опрессовки. Принимается, что внутреннее давление в колонне равномерно увеличивается от 1 7,5 МПа на устье до 64,8 МПа у башмака.

Приведем некоторые расчетные значения внутреннего избыточного давления в характерных точках:

на устье рв.и = 17,5 МПа; на глубине 2300 м

рви = ру + 1420-9,8-2300-10-6 - 32,0 = 17,5 + 32,0 - 32,0 = 17,5 МПа;

на глубине 3250 м

рви = ру + 1420-9,8-3250-10-6 - 32,0 - 1100-9,8(3250 - 2300)-10-6 = 17,5 + 45,2 - - 32,0 -10,2 = 20,5 МПа;

на глубине 3250 м (под влиянием продуктивного пласта) рв.и = 17,5 + 45,2 - 44,2 = 18,5 МПа;

на глубине 3400 м рв.и = ру + 1420-9,8-3400-10-6 - 44,2 = 17,5 + 47,3 - 44,2 = 20,6 МПа.

Эпюра внутреннего избыточного давления представлена на рис. 9.2.

5. Выбор типа обсадных труб для комплектования обсадной колонны и герметизирующего материала.

Поскольку некоторые показатели прочности обсадных труб (например, при расчете на растяжение) зависят от типа резьбового соединения труб, прежде чем приступить к расчету производится выбор обсадных труб. В соответствии с табл. 9. 1 для эксплуатационных колонн диаметром до 21 9,1 мм, работающих в жидкой среде при избыточном внутреннем давлении в пределах 1 0-30 МПа, рекомендуются обсадные трубы с треугольной резьбой и уплотнением ФУМ или трубы с трапецеидальной резьбой типа ОТТМ. Выбираем обсадные трубы с треугольной резьбой. Треугольная резьба может быть короткой и удлиненной. Учитывая, что эксплуатационная колонна проектируется для глубокой скважины, принимаем удлиненную резьбу.

6. Проектирование эксплуатационной колонны.

Расчет обсадной колонны ведется от ее нижнего конца. В нижней части наибольшее нагружение колонны возникает от избыточного наружного давления, поэтому оно и принимается прежде всего во внимание.

Коэффициент запаса прочности на смятие в интервале продуктивного пласта принимается в пределах з = 1,0-1,3 в зависимости от устойчивости коллектора. Примем з = 1 ,2. Тогда критическое давление обсадных труб, пригодных для комплектования нижней секции в интервале 3250-3400 м, должно быть ркр > > 1,2-34,6 = 41,5 МПа. Этому давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 1 0,7 мм, ркр = 43,7 МПа (см. табл. 9.5), внутреннее избыточное давление рв.и = 48,6 МПа (см. табл. 9.8). Оно значительно превышает фактическое внутреннее избыточное давление рв.и = 20,6 МПа.

Длина 1-й секции I1 = 3400 - 3250 = 150 м.

Вес 1-й секции Р1 = 0,360-150 = 54 кН (см. табл. 9.14).

На отметке 3250 м выше 1-й секции рн.и = 34,3 МПа.

При коэффициенте запаса = 1 для второй секции выбираем трубы с ркр > > 34,3 МПа. Этому давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 9,5 мм, ркр = 37,1 МПа (см. табл. 9.5), рв = 43,1 МПа (см. табл. 9.8).

Скорректированное критическое давление для труб 2-й секции

р = р (1 - 0,) = 37,1

кр кр

1 - 0,3- = 36,7 МПа,

1548

где Р2т = 1548 кН по табл. 9.7.

Так как 36,7 МПа > 34,4 МПа, трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 9,5 мм подходят для 2-й секции.

Для 3-й секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 8,5 мм, ркр = 31,4 МПа (см. табл. 9.5), рв = 38,6 МПа (см. табл. 9.8). Эти трубы в соответствии с эпюрой наружного избыточного давления можно применять выше отметки 2250 м.

ина 2-й секции I2 = 3250 - 2250 = 1000 м. Вес 2-й секции Р2 = 0,323-1000 = 323 кН (см. табл. 9.14). Суммарный вес двух секций Р1-2 = 54 + 323 = 377 кН. Скорректированное критическое давление смятия для труб 3-й секции

1 - 0, = 31,4

1 - 0,3- = 28,8 МПа,

1392

где Р3т = 1392 кН по табл. 9.7.

Скорректированная глубина спуска 3-й секции по эпюре

h3 = 2070 м.

Скорректированная длина 2-й секции

l2 = 3250 - 2070 = 1180 м.

Вес 2-й секции Р 2 = 0,323-1180 = 381,1 кН. Суммарный вес двух секций Р1-2 = 54 + 381,1 = 435,1 кН.

Для 4-й секции принимаем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,7 мм, ркр = 26,7 МПа (табл. 9.5), рвн = 35,0 (см. табл. 9.8), Рс = 794 кН (см. табл. 9.9). Секцию 4 можно использовать выше отметки h4 = 1900 м. ина 3-й секции I3 = 2070 - 1900 = 170 м. Вес 3-й секции Р3 = 0,292-170 = 49,6 кН (см. табл. 9.14). Суммарный вес трех секций Р1-3 = 435,1 + 49,6 = 484,7 кН. Скорректированное критическое давление смятия для труб 4-й секции

1 - 0, = 26,7

484,7 л

1 - 0,3- = 23,6 МПа,

V 1274 )

где Р4т = 1274 кН по табл. 9.7.

Скорректированная глубина спуска 4-й секции

h4 = 1700 м.

Скорректированная длина 3-й секции

13 = 2070 - 1700 = 370 м.

Вес 3-й секции Р3 = 0,292-370 = 108,0 кН (см. табл. 9.14). Суммарный вес трех секций Р1-3 = 435,1 + 108,0 = 543,1 кН.

Страгивающая нагрузка для труб 4-й секции Рс = 823 кН, допустимая нагрузка растяжения [P] = Рс/з = v 823/1,3 = 633,0 кН.

Трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 7,7 мм пригодны для комплектования 4-й секции.