 |
Определим внутренние избыточные давления действующие на обсадную колонну
|
|
|
|
В общем случае внутренние давления определяются как разность внутренних и наружных давлений на один и тот же момент времени, когда внутреннее давление в колонне достигает максимальных значений. Как правило это бывает при опрессовке обсадной колонны. Избыточное давление определяется для характерных точек, а распределение давления между ними принимается линейно.
По графику 3 и 4 определим характерные точки:
При определении внутреннего избыточного давления в продуктивной зоне пласта вне осложнённых условий, вводится коэффициент разгрузки цементного кольца – К. Это обусловлено допущениями которые приняты при составлении методики расчёта. Для обсадных колонн диаметром 146 мм, К=0,25.
Определим наружные избыточные давления
Наружные избыточные давления определяются как разность наружных и внутренних давлений на момент когда они достигают максимальных значений. Как правило это относится к моменту эксплуатации скважины. Избыточное давление определяются для характерных точек, а распределение давления между ними принимается линейно.
При определении наружного избыточного давления в продуктивной зоне пласта вне осложнённых условий, вводится коэффициент разгрузки цементного кольца – К. Для обсадных колонн диаметром 146 мм, К=0,25.
Построим график внутренних и наружных избыточных давлений.
Рисунок 5. График наружных и внутренних избыточных давлений.
Рассчитаем обсадную колонну
Расчёт начинаем снизу вверх подбирая колонну исходя из расчёта на наружное давление и проверяем полученные данные расчётами на внутреннее давление и растяжение.
Выбираем трубы из [2], для 1 секции d=146мм, 
=7,7мм, [ 
]=24,3 МПа, [ 
]=35МПа, [ 
]=1254кН, q=0,265кН, группы прочности Д, где
|
|
|
d- диаметр обсадной колонны;
- толщина стенки обсадной трубы;
[ 
] – допустимое сминающее давление;
[ 
] – допустимое внутреннее давление при котором возникает предел текучести материала трубы;
[ ] – допустимая страгивающая нагрузка определённая по формуле Яковлева
q – вес одного погонного метра трубы.
Рассчитаем на смятие нижнюю трубу первой секции
Основой расчёта является следующее уравнение:
,
где 
- коэффициенты запаса прочности на смятие, соответственно рассчитанной и допускаемой;
- расчётное сминающее давление в сечении z по длине обсадной колонны.
Из [3] получим, что в интервалах продуктивных пластов 
, в зависимости от устойчивости коллектора, примем 
. В остальных интервалах 
.
.
Определим длину первой секции: 
.
Определим вес первой секции: 
.
Рассчитаем на разрыв от внутреннего давления верхнюю трубу первой секции
Определим по графику 4 внутреннее избыточное давление на глубине.
Основой расчёта является следующее уравнение:
где 
- коэффициенты запаса прочности, соответственно рассчитанный и допускаемый, [3], 
внутреннее избыточное давление в сечении колонны z.
В интервале где на колонну действуют совместные (сжимающие и растягивающие) нагрузки должно выполнятся следующее условие:
Проверим нижнюю трубу второй секции на действие совместных нагрузок
условие выполняется.
Выбираем трубы для второй секции: d=146мм, 
=7,7мм, [ 
]=24,3МПа, [ 
]=35МПа, [ ]=1254кН, q=0,256кН, группы прочности Д.
Проверим нижнюю трубу второй секции на растяжение от веса первой секции
В основе расчёта используется уравнение:
, где [np] и np допустимый и расчётный коэффициенты запаса прочности на растяжение, из [3] [np]=1,3.
, условие выполняется.
Рассчитаем на смятие нижнюю трубу второй секции.
|
|
|
Для определения длины второй секции подбираем трубы для третьей секции: d=146мм, 
=7,0мм, [ 
]=20.3МПа, [ 
]=31,8МПа, [ ]=1136кН, q=0,243кН, группы прочности Д.
|
|
|
