Особенности расчета промежуточных колонн и кондукторов

17.11.2020

При расчете промежуточных колонн и кондукторов учитывают прежде всего те силы, которые могут действовать на них не только при спуске и цементировании, но также при дальнейшем углублении скважины ниже башмака рассматриваемой обсадной колонны. Так, при расчете на сопротивляемость смятию за внутреннее принимают наименьшее давление, которое может возникнуть в случае снижения уровня жидкости при поглощении, либо при замене промывочной жидкости с высокой плотностью, которой заполнена колонна в конце цементирования, жидкостью с малой плотностью, которая будет использоваться при дальнейшем углублении скважины. Давление опрессовки и, следовательно, наибольшее избыточное внутреннее давление определяют в зависимости от того давления, которое может возникнуть в колонне после закрытия установленного на ней превентора в случае выброса в период углубления скважины, либо от давления в конце цементирования данной колонны. При расчете усилия натяжения колонны для обвязки учитывают возможные изменения температуры и давления в период дальнейшего углубления скважины. Если же скважина предназначена для нагнетания в пласт высокотемпературной жидкости (или для добычи такой жидкости), целесообразно учитывать также условия и силы, которые могут возникнуть в период эксплуатации скважины.

Весьма существенным фактором для промежуточных колонн и кондукторов является износ внутренней поверхности труб при углублении скважины. В результате износа прочность труб и их соединений уменьшается. Конечно, прежде всего нужно принимать меры к предотвращению износа колонн. Ho так как полностью устранить износ нельзя, его приходится учитывать при расчете. Основная трудность здесь возникает в прогнозировании вероятной величины износа колонны в опасных сечениях. Для прогнозирования износа должен быть использован статистический материал промысловых наблюдений и измерений.

Один из методов прогнозирования предложен в АзИНМАШе. Если предположить, что основной причиной износа является трение между бурильными замками и внутренней поверхностью обсадной колонны при бурении и спуско-подъемных операциях в период углубления скважины ниже башмака данной колонны, тогда можно построить корреляционную зависимость между величиной износа труб в том или ином сечении и величиной работы трения в нем. Формула АзИНМАШа, характеризующая эту зависимость, имеет вид

где ср — число рейсов бурильной колонны ниже рассматриваемого сечения; сб — число бурильных труб в одной свече; lз и lб — длина бурильного замка и средняя длина одной бурильной трубы соответственно; kн = 1,3-1,5 — поправочный коэффициент; Le — средняя длина участка бурильной колонны ниже рассматриваемого сечения;

Lz— расстояние от башмака промежуточной колонны до рассматриваемого сечения ее; Lc — предельная глубина бурения, по достижении которой в скважину будет спущена другая колонна, перекрывающая рассматриваемое сечение; Lп.к — глубина начала первого рейса после спуска рассчитываемой промежуточной колонны; Lу — длина утяжеленных бурильных труб; dэ — наружный диаметр бурильного замка; w — угловая скорость вращения бурильной колонны; tб — продолжительность механического бурения до спуска последующей колонны; e — условный удельный износ обсадных труб, т. е. тот путь трения бурильных замков о поверхность обсадной колонны, за который толщина стенки трубы в месте трения уменьшается на единицу. Величина e должна определяться на основании обработки статистического промыслового материала. В первом приближении e можно найти по эмпирической кривой (рис. 42) в зависимости от интенсивности пространственного искривления скважины i0

Здесь lн — расстояние между, двумя смежными точками измерения кривизны скважины инклинометром; Aфн — изменение пространственного угла искривления скважины на измеряемом участке, которое можно найти по формуле М.М. Александрова

где Aa3 — разность зенитных углов в указанных двух смежных точках; Aaа — разность азимутальных углов в тех же точках; аз — среднеарифметическое зенитных углов в тех же точках.
Особенности расчета промежуточных колонн и кондукторов

Пользуясь формулой (6.61), можно оценить в первом приближении величину износа труб в разных сечениях, прежде всего в местах наиболее интенсивного искривления скважины. Если значительный износ может представлять опасность для целостности колонны, соответствующий участок ее целесообразно упрочнить путем увеличения толщины стенки труб. Для таких участков условие прочности (6.1) следует записать в виде

условие (6.20) с учетом формулы (6.16)—в виде

а в левую часть условия (6.57) вместо [Р]пр нужно подставлять х[Р]пр. Коэффициенты k1 и х учитывают уменьшение критического давления и страгивающей нагрузки резьбового соединения соответственно при износе. Значения их можно определить с помощью теоретических зависимостей в функции относительного радиального износа еu стенки трубы

эти зависимости показаны на рис. 43 и рис. 44.

Величина износа труб сильно зависит от интенсивности искривления колонны. Чтобы прогнозируемые значения износа были достаточно достоверны, важно возможно точнее знать интенсивность пространственного искривления. Поэтому желательно, чтобы расстояния между смежными точками измерения инклинометром были не более 5 м. Необходимо также уточнять зависимость, показанную на рис. 42. Возможны, конечно, и другие способы прогнозирования износа.

Описанная выше методика не позволяет прогнозировать износ концевых участков промежуточных колонн, прежде всего устьевого. Так как они подвержены весьма сильному износу, верхний участок длиной до 50—100 м и нижний длиной до 30 м комплектуют из более толстостенных труб, чем это следует по расчету без учета износа.

Устойчивость кондуктора. Промежуточные и эксплуатационные колонны обвязывают с кондуктором так, чтобы верхние участки этих колонн в любой момент после обвязки были растянуты. Ho осевые силы, которые растягивают внутренние колонны, действуют на кондуктор как сжимающие. Если хотя бы небольшой верхний участок кондуктора не зацементирован надежно в стволе скважины, под воздействием осевых сжимающих сил он может потерять устойчивость и продольно изогнуться. Во избежание продольного изгиба выступающего над цементным камнем участка кондуктора необходимо выполнять условие

где EР — сумма осевых сил, приложенных к верхнему концу кондуктора после обвязки; Fк — наименьшая площадь поперечного сечения тела кондуктора; [o]o — допустимое напряжение осевого сжатия, величина которого зависит от гибкости свободного конца кондуктора

Здесь kд — коэффициент приведения длины. Свободный участок кондуктора благодаря наличию связанных с ним внутренних обсадных колонн можно с достаточным приближением рассматривать как стержень с одним заделанным, а другим — шарнирно опертым концами и принять kд=0,75; h — длина свободного участка кондуктора; rи — радиус инерции поперечного сечения

Для определения [о]с при 0

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна