РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ НЕФТЯНОЙ

СКВАЖИНЫ

Задача 80. Рассчитать эксплуатационную колонну диаметром 146 мм для нефтяной скважины при следующих условиях L = 3000 м, H = 1000 м, h = 1700 м, = 1,4 г/см , = 1,0 г/см , = 0,85 г/см , = 40 МПа, k = 0,25.

Зона эксплуатационного объекта 3000 – 2700 м.

Решение. Так как h > H (1700 м > 1000 м), выбираем расчетную схему 11. Определяем избыточные наружные давления (на стадии окончания эксплуатации) для следующих характерных точек.

1: = 0; = 0,01 · = 0.

2: = H; = 0,01 · H= (0,01 ·1,4·1000) = 14 МПа;

3: = h; ={0,01 }= {0,01 }= 17,85 МПа;

4: = L; = {0,01 }= {0,01 }= 23,2 МПа.

Строим эпюру ABCD (рис. 8, а). Для этого в горизонтальном направлении в принятом масштабе откладываем значения в точках 1-4 (см. рис. 7) и эти точки последовательно соединяем между собой прямолинейным отрезками.

Определяем избыточные внутренние давления из условия испытания обсадной колонны на герметичность в один прием без пакера.

Давление на устье:

МПа.

Точка а: = 0; =1,1 = 1,1·14,5 = 16 МПа.

По табл. 108 для 146-мм колонны = 10 МПа. Принимаем 16 МПа.

Точка б: = 1700 м; = МПа.

Точка в: = L = 3000 м; =

МПа.

Строим эпюру ABC (см. рис. 8, б), Для этого в горизонтальном положении в принятом масштабе откладывают значения в точках а, б, в, (см. рис. 7) и полученные точки соединяют между собой прямолинейными отрезками.

Определяем значение МПа.

По табл. 109 находим, что этому давлению соответствуют трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки 9 мм, дл которых = 31,8 МПа (1-я секция труб).

Для 2-ой секции выбираем трубы той же группы прочности с толщиной стенки 8 мм, для которых по табл.109 = 26,2 МПа. Эти трубы могут быть установлены на глубине с давлением = 26,2/1,15 МПа = 22,8 МПа. По эпюре (см. рис. 8, а) это давление соответствует глубине м.

Длина 1-й секции ( = 9 мм) м) = 70 м, а вес ее табл. 113 Н или кН.

Для 3-й секции берем трубы с = 7 мм, для которых = 20,5 МПа. Поскольку 20,5/1,15 = 17,8 МПа соответствует глубине 1700 м, а, значит, 1700 < 2700 (начало зоны эксплуатационного объекта), то принимаем = 1,0 и определяем по эпюре, какой глубине соответствует давление 20,5 МПа. По эпюре (см. рис. 8,а) определяем = =2330 м. Следовательно, длина 2-й секции ( = 8 мм) м,

а ее вес = 168 000 Н = 168 кН.

Общий вес двух секций: + = 21,8 + 168 = 189,8 кН = 0,1898 МН.

Определяем длину 3-й секции ( = 7 мм), беря в основу расчет на растяжение. Для этих труб = 0,71 МН и = 248 Н (по табл. 111).

По формуле (171) получаем

м.

Вес 3-й секции труб ( = 7 мм): = 427 600 Н = 427 600 Н = 427,6 кН = 0,4276 МН..

Общий вес трех секций: МН.

Осевая нагрузка, при которой напряжение в теле трубы достигает 0,5 , по табл. 110 составляет 0,57 МН ( = 7 мм).

Определяем расстояние расчетного сечения трубы от устья скважины

(173)

м.

При эпюре находим, что на глубине 730 м = 10,2 МПа. Определяем коэффициент запаса прочности на критическое давление

>> 1,1.

Расчет на внутреннее давление для первых двух секций не производим, так как внутреннее избыточное давление в них отсутствует (см. рис. 8, б).

Определяем внутренне давление для труб 3-й секции, имеющих наименьшую толщину стенки = 7 мм. Фактическое внутренне давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине (3000 – 70 – 600 – 1725) = 605 м, находим по эпюре (см. рис. 8, б): = 13,5 МПа.