Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ:
Зав кафедрой БС
_____В.Д. Евсеев
«__» ________ 2010
Расчет обсадных колонн на прочность
Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Заканчивание скважин» для студентов специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очного обучения
Выполнил: студент группы 2Б03
Шороховецкий С.Е.
Томск 2013
ОБЩИЙ ПОРЯДОК СОСТАВЛЕНИЯ СХЕМ И ФОРМУЛ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РНИ
Определиться с категорией скважины (добывающая, нагнетательная, нефтяная или газовая, поисковая или разведочная);
Построить схему расположения всех возможных (геолого-технологических) уровней за колонной и внутри колонны и по этой схеме выбрать расчётные точки;
Определяем наличие текучих пород. При отсутствии таких пород исключить из расчёта интервалы действия горного давления;
Определяем расчётным путём соотношение между РПЛ и åРГС (если РПЛ £ åРГС, то определяем по åРГС);
Для выбранной схемы определяем РНИ:
конец продавки тампонажной смеси;
проверка герметичности снижением уровня;
для операции вызова притока;
период конца эксплуатации.
Для каждого случая перечисленного в п.5 строятся графики РНИ в координатах «глубина – РНИ». Изменение давления по глубине между расчётными точками принимается прямолинейным. Пример такого графика и соответствующей схемы при вызове притока снижением уровня приведён на рисунке:
Строится обобщённый график по точкам с наибольшими значениями РНИ Этот график используется в дальнейшем для расчёта ОК.
На практике РНИ достигает максимума в конце эксплуатации.
РАСЧЁТ НАРУЖНЫХ ИЗБЫТОЧНЫХ ДАВЛЕНИЙ
Первый случай.
На ОК скважины действует давление со стороны кольцевого пространства, называемое РН (наружное давление) и действует давление внутри колонны РВ (внутреннее давление), разность этих давлений составляет РНИ.
Рни = 0
Рни = ρбуф*g*h1 – ρпрод*g*h1
Рни = ρбуф*g*h1 + ρобл*g*h2 – ρпрод*g*(h1+h2)
Рни = ρбуф*g*h1 + ρобл*g*h2 + ρн*g*h3 – ρпрод*g*(h1+h2+h3)
Рни = ρбуф*g*h1 + ρобл*g*h2 + ρн*g*(H-h2-h1) - ρпрод*g*(H-h4) - ρн*g*h4
Рни = 0
Рни = 1050*9,8*820 – 1000*9,8*820 = 0,4018 МПа
Рни = 1050*9,8*820 + 1400*9,8*1600 – 1000*9,8*2420 = =6,6738 МПа
Рни = 1050*9,8*820 + 1400*9,8*1600 + 1850*9,8*100 – -1000*9,8*2520 = 7,5068 МПа
Рни = 1050*9,8*820 + 1400*9,8*1600 + 1850*9,8*125 – 1000*9,8*2520 - 1850*9,8*25 = 7,5068 МПа
Второй случай.
соответствующий концу эксплуатации скважины.
Dэк = 146 мм
k = 0.25 – коэффициент разгрузки
hдин = 2/3 * Н = 1697 м
Рни = 0
Рни = ρбуф*g*h1
Рни = ρобл.ц.к*(1-k)*g*(h2-(h1+h2-hдин)) + ρбуф*g*h1
Рни = ρбуф*g*h1 + ρобл.ц.к.*(1-k)*g*h2 – - ρнеф*g*(h1+h2-hдин)
Рни = ρбуф*g*h1 + ρобл.ц.к.*(1-k)*g*h2 +
+ ρц.к*(1-k)*g*h3 – ρнеф*g*(H-hдин)
Рни = 0
Рни = 1050*9,8*820 = 8,4378 МПа
Рни = 1400*0,75*9,8*877 + 1050*9,8*820 = =17,46213 МПа
Рни = 1050*9,8*820 + 1400*0,75*9,8*1600 – 620*9,8*723 = 20,51 МПа
Рни = 1050*9,8*820 + 1400*0,75*9,8*1600 + 1850*0,75*9,8*125 – 620*9,8*848 = 21,449 МПа
I – График наружных избыточных давлений, соответствующий первому случаю
II – График н.и. давлений, соответствующий второму случаю.
РАСЧЁТ ВНУТРЕННИХ ИЗБЫТОЧНЫХ ДАВЛЕНИЙ
Расчёт внутренних избыточных давлений производится, как и для внешних избыточных давлений для периода времени, когда они достигают максимальных давлений. РВИ = РВ – РН; РВИ Þ max. Имеются два таких случая.
1 случай:
Конец продавки тампонажной смеси при цементировании, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения.
2 случай:
Опрессовка колонны с целью проверки её герметичности.
первый случай
который встречается в период цементирования в конце продавки ТС. Известно, что при цементировании максимальные давления в цементировочной головке РЦГ возникают в конце процесса при посадке разделительной пробки на стоп-кольцо. Величина этого давления составит:
РЦГ = ΔРГС + РГД + РСТ
где: ΔРГС – разность гидростатических давлений, возникающих из-за разности плотностей жидкости в затрубном пространстве и внутри колонны;
РГД – гидродинамическое давление, необходимое для преодоления
гидравлических сопротивлений жидкости при движении её внутри
колонны и в затрубном пространстве;
РСТ – дополнительное давление, возникающее при получении сигнала
“стоп”.
Гидродинамическое давление ориентировочно может быть найдено по эмпирической формуле:
РГД = 0,002 L + 1,6, МПа.
Величина ΔРГС для случая цементирования до устья равна (ρТР - ρБР) g L, в противном случае равна (ρТР - ρБР) g (L-h), где h – уровень тампонажного раствора.
Рцг = dPгс + Ргд + Рстоп
dРгс = ρбуф*g*h1 + ρобл*g*h2 + ρн*g*(H-h2-h1) - ρпрод*g*(H-h4) - ρн*g*h4
dРгс = 1050*9,8*820 + 1400*9,8*1600 + 1850*9,8*125 – 1000*9,8*2520 - 1850*9,8*25 = 7,5068 МПа
Pгд = 0,002*L + 1.6 = 0.002*2670 + 1.6 = 6.94 МПа
Рстоп = 3 МПа
Рцг = 7,5068 + 6,94 + 3 = 17,4468 МПа
Рви = Р цг
Рви = ρпрод*g*h1 + Рцг – ρбуф*g*h1
Рви = ρпрод*g*(h1+h2) + Рцг – ρбуф*g*h1 – ρобл*g*h2
Рви = ρпрод*g*(Н-hст) + Рцг – ρбуф*g*h1 – ρобл*g*h2 – ρн*g*(H-h1-h2-hст)
Рви = ρпрод*g*(Н-hст) + Рцг + ρн*g*hст – ρбуф*g*h1 – ρобл*g*h2 – ρн*g*h3
Рви = 17,4468 МПа
Рви = 17,4468 – 0,4018 = 17,045 МПа
Рви = 23,716 + 17,4468 – 8,4378 – 21,952 = 10,773 МПа
Рви = 24,696 + 17,4468 – 8,4378 – 21,952 – 1,813 = 9,94
Рви = 24,969 + 17,4468 + 0,45325 – 8,4378 – 21,952 – 2,26625 = 10,213 МПа
Второй случай
Соответствует опрессовке колонны после цементирования.
Ропр = 1.1*Русть
Русть = Рпл – ρнеф*g*H=25.45 + 620*9.81*2545 = 25.45–15.48 = 9.97 МПа
Ропр = 1,1*9,97 = 10,967 МПа
Совмещенный график наружных и внутренних избыточных давлений
