animateMainmenucolor
 
Малогабаритные буровые установки
 
 
Вездеходы Арго
 
 
Каталог предприятий
 
 
Сделай заказ
 
 
Наличие на складе
 
 
Буровые установки
 
 
Буровое оборудование
 
 
Буровой инструмент
 
 
Запчасти к буровым установкам
 
 
Технология бурения скважин
 
 
Расчеты в бурении
 
 
Горные породы
 
 
Природные ресурсы
 
 
Техника для содержания скважин
 
 
Бурильно-крановые машины
 
 
Буровые вышки
 
 
Насосное оборудование
 
 
Оборудование водопонижения
 
 
Нефтегазопромысловое оборудование
 
 
Нефтегазопромысловая спецтехника
 
 
Горнодобывающее оборудование
 
 
Геофизическое оборудование
 
 
Геологоразведка
 
 
Добыча золота
 
 
Словарь
 
 
Реклама
 
 
Инженерно-геологические изыскания
 
 
Инженерно-геодезические изыскания
 
 
Учебные заведения
 
 
Дополнительное оборудование
 
 
Фотографии
 
 
Заказать буровое оборудование, станок СКБ 4
 
 
Карта сайта
 
 
{продукция}
{компания}
Главная / Расчеты в бурении / Расчет обсадных колонн / Колонны из труб нефтяного сортамента / Расчет обсадной колонны для горизонтальной скважины

Расчет обсадной колонны для горизонтальной скважины

Так как горизонтальная скважина представляет собой разновидность наклонно направленной и различие состоит только в том, что ее конечный интервал проходится в горизонтальном направлении или под небольшим углом к нему, поэтому особенности расчета обсадной колонны и выбора обсадных труб в основном относятся к этому конечному интервалу. Наружное избыточное давление определяется по разности

рн.иzнzвz

где рнz и рвz - соответственно наружное и внутреннее давления, рассчитанные по глубине.

Если при расчете обсадной колонны руководствуются ее длиной в наклонном стволе, то приведение глубины по стволу к вертикальной производится расчетным путем по зенитному углу или графическим методом по построенному в масштабе профилю.

Наружное давление на колонну определяется по тем же правилам, что и для вертикальной скважины, а избыточное наружное давление в в цементированной части колонны рассчитывается по разности наружного гидростатического давления бурового и цементного растворов (по ншервалам за колонной) и внутреннего давления с учетом коэффициента разгрузки колонны:

рн.иz=(рнzвz)(1-k)            (10.35)

где k - коэффициент разгрузки.

Значение коэффициента k принимается в зависимости от диаметра обсадной колонны:

Диаметр обсадной колонны, мм

114-178

194-245

273-324

340-508

Коэффициент k

0,25

0,30

0,35

0,40

При расчете эксплуатационной колонны на участке ниже башмака предыдущей включая горизонтальный участок наружное избыточное давление определяется по пластовому давлению, причем перфорация обсадных труб не учитывается и перфорированные трубы рассматриваются как целые.

Внутреннее избыточное давление рассчитывается по максимальному внутреннему давлению, которое может возникнуть в колонне. По инструкции рекомендуется за исходное внутреннее давление принимать давление, возникающее в колонне при ее опрессовке, т.е. pв=1,1руплgz, а наружное давление рассчитывается по гидростатическому давлению столба цементного и бурового растворов за колонной (по интервалам):

рн=g.              (10.36)

где - уровень жидкости за колонной.

Внутреннее избыточное давление также определяется с учетом разгрузки:

рв.иz=(рвz-pнz)(1-k),          (10.37)

(значения коэффициента k аналогичны приведенным выше для расчета наружного избыточного давления).

Распределение внутреннего избыточного давления по обсадной колонне в ее зацементированной части принимается линейным от уровня подъема цемента за колонной до башмака колонны.

По полученным значениям давления в характерных точках строятся эпюры наружного и внутреннего избыточных давлений. Они используются, при подборе подходящих труб, по марке стали и толщине стенки и определении длин секций.

Трубы подбираются на основе сопоставления расчетных нагрузок с предельно допускаемыми.

Допускаемое наружное избыточное давление определяется по критическому давлению смятия: [рн]=ркp/k31, где k31 - коэффициент запаса прочности. Значение коэффициента запаса прочности в пределах горизонтального участка k31=1,3÷1,5. В зависимости от интенсивности искривления значения коэффициента запаса прочности:

Интенсивность искривления, градус на 10 м

<3

3-5

5-10

 

k31

1,0

1,05

1,10

 

В интервале искривления допустимое наружное давление распространяется на 25 м за пределы интервала.

Допускаемое внутреннее давление [рв]=рт/k32, где рт - внутренне давление в трубе, при котором напряжение в опасной точке сечения трубы достигает предела текучести; k32 - коэффициент запаса прочности; его величина зависит от диаметра трубы и качества изготовления (табл. 10.8)

Таблица 10.8 Значения коэффициента запаса на внутреннее давление.

Диаметр колонны, мм

Коэффициент запаса прочности

Исполнение А

Исполнение Б

114-219
>219

1,15
1,15

1,15
1,45

Расчетная нагрузка растяжения определяется по суммарному весу секций, расположенных ниже рассматриваемого сечения, без учета архимедовых сил по формуле (10.15)

В горизонтальных скважинах в соответствии с инструкцией при длине горизонтального участка не свыше 600 м допускается определять растягивающую нагрузку по весу колонны в воздухе.

Допускаемая нагрузка растяжения для труб с треугольной резьбой устанавливается по страгивающей нагрузке, которая пересчитывается с учетом искривления скважины:

рст.ист(1-Сα0),         (10.38)

где рст - страгивающая нагрузка; С - коэффициент снижения прочности резьбового соединения; α0 - угол искривления на 10 м.

Угол искривления (градус/10 м):

для плоского профиля

α0=573/R;          (10.39)

для пространственного профиля

         (10.40)

где Δα=|α1 - α2 | - изменение зенитного угла, приведенное к длине интервала 10м; αср=(α12)/2; Δφ=|φ12| - изменение азимутального угла, приведены к 10 м. α1, φ1, и  α2, φ2 - углы в конце и начале интервала соответственно.

Допускаемая нагрузка

[p]=рст.и/k3,

где k3 - коэффициент запаса, для 114-168 - мм труб k3=1,15, для труб диаметром свыше 168 мм k3=1,30

При расчете допускаемой нагрузки непосредственно по р- коэффициент запаса может быть рассчитан по формуле

kз=kзап/(1 -Сα0).          (10.41)

Во всех случаях, в том числе для вертикального участка наклонно направленной скважины, его значения не могут быть ниже приведенных:

Диаметр труб, мм

114-168

178-245

273-324

>324 мм

kз.и

1,30

1,45

1,60

1,75

Прочность труб с трапецеидальной резьбой и импортных на растяжение с учетом изгиба

рр.ири.      (10.42)

где рр - разрушающая нагрузка для резьбового соединения, кН; ри - дополнительная нагрузка растяжения вследствие изгиба колонны, кН, ри=2,32Dqα0 - вес 1 м обсадной трубы, кН.

С использованием величины рр.и допускаемая нагрузка растяжения рассчитывается по формуле [р]= pр.и/k3, где значение коэффициента запаса принимается по рекомендуемому для вертикальных скважин.

Расчет обсадной колонны для горизонтальной скважины проводится аналогично для наклонно направленной скважины. Следует только учитывать, что в случае расчета колонны по пластовому или горному давлению, протяженность интервала в наклонном стволе должна быть скорректирована с учетом удлинения, т.е. необходим уточненный расчет расположения данного интервала.

Для правильного обоснованного выбора обсадных труб по типу резьбы и уплотнительным материалам, применяемым в резьбовом соединении, в описании конструкции скважины должны быть приведены условия, в которых будет находиться колонна: положение интервалов набора зенитного угла и их протяженность, интенсивность искривления, протяженность горизонтального участка, интервалы цементирования, сведения о пластовых флюидах, пластовых давлениях и температуре.

В горизонтальном стволе рекомендуются использовать обсадные трубы с зрапецеидальной резьбой, причем длина секций этих труб должна устанавливаться с таким расчетом, чтобы верхняя труба находилась в обсаженном стволе (с захождением внутрь на 50 м) и по возможности в прямолинейном интервале. В нижней части колонны рекомендуется применять трубы одной толщины стенки и с увеличенной фаской по концам труб в муфте. Для горизонтального участка рекомендуются трубы наиболее низкой группы прочности и с повышенной толщиной стенки.

Тип резьбового соединения и герметизирующие средства должны соответствовать:

  • виду флюида, находящегося в колонне (если в колонне две среды, то длина интервала с газовой средой увеличивается на 100-150 м от расчетной границы сред);
  • максимальному внутреннему избыточному давлению (трубы с треугольной резьбой и уплотнением соединений лентой ФУМ могут применяться в газовой среде при давлении до 15 МПа и в жилкой при давлении до 25 МПа при интенсивности искривления не более 2° на 10 м);
  • максимальной температуре, под воздействием которой колонна находится в процессе строительства и эксплуатации скважины (при температуре свыше 200°С рекомендуются резьбовые соединения с уплотнением металл - металл).

Торговый дом АУМАС