Расчет обсадных колонн и их цементирования
Выбор равнопрочной эксплуатационной колонны Эксплуатационная колонна обычно состоит из нескольких секций, отличающихся друг от друга либо толщиной стенок труб, либо качеством металла, либо тем и другим одновременно. Каждую колонну конструирует, придерживаясь принципа равнопрочности, т.е. во всех переходных сечениях коэффициенты запаса прочности по отношению к основной расчетной силе должны быть одинаковы. 1. Исходные данные: диаметр эксплуатационной колонны dэк=146мм; глубина залегания подошвы продуктивного горизонта Lппг=2720 м; пластовое давление PплL=29,0МПа; глубина спуска кондуктора L0=240 м; мощноcть продуктивного горизонта N=57м (2663-2720м); длина эксплуатационной колонны Lк=2750м. В процессе бурения под эксплуатационную колонну: на глубине S1=1360м может встретиться пласт с аномально высоким давлением, которое равно PплS1=12МПа, на глубине S2=1839м давление равно PплS2=17МПа, а на глубине S3=1875м давление будет PплS3=18МПа. При освоении, а также при определении герметичности колонны, в колонне может быть снижен уровень жидкости на глубине Н=(0,3-0,4)Lппг=0,36*2720=1000м; высота подъема цементного раствора за колонной от устья H=140м;
плотность жидкости: бурового раствора rр=1120кг/м3; воды - rв=1000кг/м3; нефти - rн=850кг/м3; жидкости, находящейся в эксплуатационной колонне в различные периоды ее работы rж=950кг/м3; плотность цемента: облегченный rцобл=1520кг/м3, тампонажный rцт=1830кг/м3, усредненная плотность цемента rцсред=(l1rцобл+l2rцт)/(l1+l2)= = (1810*1520+810*1830)/(1810+810)=1616 кг/м3. Определение внутреннего давления Внутреннее давление определяется для различных технологических процессов и времени, при которых они достигают своего максимального и минимального значения.
Внутреннее давление будет максимальное в начале эксплуатации, при нагнетании жидкости или газа в продуктивные горизонты, а также при ремонтно-изоляционных работ, при опрессовки и при гидразрыве пласта. Минимальное внутреннее давление будет при освоении или в конце эксплуатации.
а) в начале эксплуатации: z=0; Pвну=РплL-10-5rн(Lппг -z)=29,0-10-5*850(2720-0)=5,88МПа (2.86) z=2720м; РплL=29,0МПа Строится эпюра 1а. б) в конце эксплуатации: Рвнz от 0 до Н=100м равно 0 z=Lппг=2720м; PвнLппг=10-5rж(z-H)=10-5*959(2720-1000)=16,3МПа (2.87) Строится эпюра 1б в) в конце освоения: от 0 до Н=1000м; Рвнz=0 ниже Рвнz=10-5rн(z-H) (2.88) z=S1=1360м; РвнS1 =10-5*850(1360-1000)=3,06 МПа z = S2 = 1839 м; РвнS2 = 10-5*850(1839-1000) = 7,13 МПа z = S3 = 1875 м; РвнS3 = 10-5*850(1875-1000) = 7,44 МПа z = Lппг = 2720 м; PвнLппг = 10-5*850(2720-1000) = 14,71МПа Строится эпюра 1в г) в конце цементирования z = 0: Pвну = 0 z = Lппг = 2720 м; PвнLппг = 10-5 *rр Lппг = 10-5 * 1120*2720 = 30,46 МПа(2.89) Строится эпюра 1г. Рис. 2.3. Эпюра внутренних давлений Определение наружных давлений Наружное давление определяется для тех же стадий работы скважины и периодов. а) наружное давление в не зацементированной: Рнz = 10-5rрz (2.90) z = 0 Рну = 0 z = h = 140 м, Рнh = 10-5 *1120*140 = 1,57 МПа Строится эпюра 2а б) наружное давление в зацементированной части (по пластовому давлению) Наружное давление в интервале, закрепленном предыдущей колонной, определяет по составу давлению столбов бурового раствора и гидростатического давления столба воды плотностью ρг.в.=1.1ρв=1.1*1000=1100кг/м3 высотой от башмака предыдущей колонны до ''головы'' цемента Рнz= 10-5[rрh + rгВ(z - h)] (2.91) z = L0 = 240 м; РнL0 = 10-5 [1120*140 + 1100(240 - 140)] = 2,67 МПа В не перекрытой зоне определяется по пластовому давлению z = S1 = 1360 м; РвнS1 = 12 МПа z = S2 = 1839 м; РвнS2 = 17 МПа z = S3 = 1875 м; РвнS3 = 18 МПа z = Lппг = 2720 м; PвнLппг = 29,0 МПа Строится эпюра 2б. В промежуточных точках давления определяются
где z - расстояние от устья скважины до глубины, на которой определяем наружное давление, м;
Рплп и Рплкр - давление в подошве горизонта и кровле, МПа. z = 1000 м; Рн1000= 2,67 + (10000-240)(12 - 2,67)/(1360 - 240) = 9 МПа. в) наружное давление в конце цементирования: Рнz= 10-5[rрh + rцобл(z - h)] (2.93) z = L0 = 240 м; РнL0 = 10-5 [1120*140 + 1520 (240 - 140)] = 3,09 МПа z = S1 =1360 м; РнS1 = 10-5 [1120*140 + 1520 (1360 - 140)] = 20,11 МПа z = S2 =1839 м; РнS2 = 10-5 [1120*140 + 1520 (1839 - 140)] = 27,39 МПа z = S3 =1875 м; РнS3 = 10-5 [1120*140 + 1520 (1875 - 140)] = 27,9 МПа; для нескольких марок цемента: Рнz= 10-5[rрh + rцсред(z - h)] (2.94) z = Lппг = 2720 м; РнLппг = 10-5 [1120*140 + 1616 (2720 - 140)] = 43,26 МПа Строится эпюра 2в. Рис. 2.4. Эпюра наркжных давлений
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|