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

Поскольку условия нагружения обсадной колонны в скважине весьма разнообразны, инструкцией [12] регламентированы правила определения расчетных нагрузок.

При расчетах обсадных колонн, спущенных в нефтяную добывающую скважину, наиболее часто применяется схема I (рис. 9.1), для разведочных нефтяных скважин обсадные колонны рассчитывают с использованием схемы II, а для газовых скважин - схемы 111.

Значение внутренних давлений максимально в период ввода скважины в эксплуатацию или при опрессовке колонны (позиции А расчетных схем). Наружные избыточные давления, главнхм образом, проявляются на стадии окончания эксплуатации скважины (позиции Б расчетных схем). За счет этих давлений может произойти разрыв колонны или ее смятие.

Кроме того, на рис. 9.1 точки а, б, в, г - это характерные точки, в которых определяют избыточные наружные давления на стадии окончания эксплуатации, а точки а, бв - характерные точки, в которых находят внутренние избыточные давления при испытании колонны на герметичность или при вводе в эксплуатацию.

НАРУЖНОЕ ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ НА КОЛОННУ

Наружное избыточное давление определяется как разность между наружным рн и внутренним рв давлениями

Рн.и = Рн - Рв, (9.1)

при их наиболее неблагоприятном сочетании, т.е. в тех условиях, когда одновременно наружное давление достигает максимальной величины, а внутреннее - минимальной.

Прежде чем приступить к расчету наружного давления и построению эпюры его распределения по колонне, необходимо проанализировать положение колонны и особенности геологического разреза в открытом стволе, перекрываемом данной колонной и выделить характерные интервалы и отметки глубины. Таковыми являются отметки высоты подъема цемента за колонной и глубины спуска предхдущей обсадной колонны, интервалы пластов с АВПД, интервалы залегания высокопластичных пород (например, соленосная толща). Затем приступают к расчету наружного давления.

В соответствии с требованиями инструкции, оно рассчитывается по следующим правилам:

в незацементированном интервале (в интервале, перекрытом предыдущей обсадной колонной, или в открытом стволе при отсутствии зон АВПД и высокопластичных пород) по плотности жидкости рж за колонной

Рн = pжgz (9.2)

(z - координата глубины по вертикали, м; g - ускорение сил1 тяжести, м/с2);

при цементировании на момент окончания продавливания цементного раствора наружное давление рассчитывают по высоте столба жидкостей за колонной с учетом их плотностей

Рн = Pжgh + pц.рg (z - h) (9.3)

(h - глубина до цемента за колонной; рцр - плотность цементного раствора), но при этом значение наружного давления в любом случае не может быть ниже давления столба минерализованной воды с плотностью 11 00 кг/м3;

в зацементированной части колонны после ОЗЦ по плотности минерализованной воды рж = 1100 кг/м3;

в интервале, перекрытом предыдущей колонной, в зацементированной зоне наружное давление после ОЗЦ определяется по гидростатическому давлению составного столба жидкости (до цемента по плотности жидкости за колонной и ниже по плотности минерализованной воды или по фактической плотности жидкости затворения цементного раствора)

Рн = pжgh + 1100.g (z - h); (9.4)

при наличии за колонной интервалов с АВПД наружное давление принимается равным пластовому рн = рпл, причем пластовое давление в пластах толщиной до 200 м принимают постоянным:

Рпл = Ркр + Рпо 2 (9.5)

(ркр и Рпод - пластовое давление соответственно в кровле и подошве пласта), а в пластах толщиной свыше 200 м распределение давления между кровлей и подошвой принимают по линейному закону. Интервал действия пластового давления распространяют за пределы подошвы и кровли пласта на 50 м;

в интервале залегания склонных к пластическим деформациям горных пород наружное давление рассчитывают по средней плотности горных пород в массиве рг.п:

Рн = Pг.п.gZ, (9.6)

и это давление распространяют на 50 м по обе стороны за пределы интервала.

По давлению в характерных точках и интервалах строится эпюра наружного давления. В промежутках между пластами с АВПД и зона-

ми высокопластичных пород изменение наружного давления принимается по линейному закону.

При определении наружного избыточного давления внутреннее давление в колонне рассчитывают по давлению столба жидкости в скважине при самом низком положении ее уровня:

Рвz = Рн2 - Рж?(2 - Аж), (9.7)

где Аж - уровень жидкости в скважине.

В газовой скважине за внутреннее давление принимают наименьшее устьевое и забойное давления в момент завершения эксплуатации, причем его распределение по колонне между забоем и устьем считают линейным.

В благоприятных геологических условиях (коэффициент аномальности пластового давления Ла < 1,1, отсутствие в разрезе высокопластичных пород) при расчете эксплуатационных колонн в зацементированной зоне должно учитываться разгружающее действие цементного кольца. Наружное избыточное давление в таком случае определяется по формуле

Рн.и z = [рц.р(г - h) + Рб.рА - рж(2 - Аж)]я (1 - k), (9.8)

где h - глубина до уровня цемента в скважине за колонной; рж, рбр, -плотность соответственно в колонне и бурового раствора за колонной; к - коэффициент разгрузки.

Значения коэффициента разгрузки к приведены ниже.

Диаметр обсадной колонны,

мм 114,3-177,8 193,7-244,5 273,0-323,7 > 340

Значения коэффициента к 0,25 0,30 0,35 0,40

Коэффициент запаса прочности при расчете на наружное избыточное давление:

для интервала продуктивного пласта кз = 1+1,3; для остальной части кз = 1.

При выборе труб критическое давление смятия должно быть скорректировано для всех секций, начиная со второй снизу, по формуле

1 - , (9.9)

где Р - растягивающая нагрузка от веса расположенных ниже труб (без учета архимедовых сил); Рт - осевая нагрузка растяжения, при