Расчет обсадных колонн для наклонно направленных скважин выполняется с учетом проектного профиля скважины, а при существенном отклонении фактического профиля от проектного рассчитанная конструкция обсадной колонны должна быть скорректирована с учетом фактической траектории. При общем удлинении обсадной колонны по профилю скважины не более чем на 50 м по сравнению с вертикальной расчет давлений допускается производить так же, как и для вертикальной скважины, т.е. по длине колонны. В остальных случаях давление рассчитывается по проекции на вертикаль. Если выполняется расчет с учетом внешнего пластового или горного давления, протяженность соответствующего интервала определяется по глубинам за вычетом его удлинения из-за наклона скважины.
При расчете обсадных колонн на прочность влияние искривления профиля скважины учитывается увеличением запаса прочности в зависимости от интенсивности искривления, размера и прочности соединения труб.
Интенсивность искривления принято оценивать в градусах на 10 м; если известен радиус R интервала искривления, то интенсивность рассчитывается по формуле
αu=573/R (10.31)
В случае пространственного искривления скважины расчет интенсивности искривления выполняют по формуле
(10.32)
где α1 и α2 - зенитные углы в пунктах траектории на расстоянии l; Δβ=β2-β1- изменение азимутального угла в тех же пунктах.
Коэффициент запаса прочности на растяжение для обсадных труб с треугольной резьбой для участка с интенсивностью искривления αu пересчитывают по формуле
(10.33)
где k3 - коэффициент запаса для вертикальной скважины; λ1- коэффициент, учитывающий влияние размера соединения и его прочностных характеристик (табл. 10.8).
Минимальные значения коэффициента запаса для обсадных труб по ГОСТ 632-80 приведены ниже:
|
Наружный диаметр |
114,3-168,3 |
177,8-244,4 |
273-323,9 |
>323,9 |
|
Коэффициент |
1,3 |
1,45 |
1,6 |
1,75 |
При расчете обсадных колонн из труб с трапецеидальной резьбой и нормальным диаметром муфт (ОТТМ, ОТТГ, ТБО и импортные) учитываются следующие условия:
- расчет на прочность соединения при растяжении для труб диаметром до 168,3 мм при интенсивности искривления до 5° на 10 м и для труб диаметром выше 168,3 мм при интенсивности до 3° на 10 м ведется, как для вертикальной скважины;
- при интенсивности искривления от 3 до 5° на 10 м для труб диаметром свыше 168,3 мм допустимая нагрузка на растяжение уменьшается на 10%.
С учетом изгиба допустимую нагрузку на растяжение для гладкого тела трубы определяют по формуле
[p]=Fσт/k'з.гл
где F- площадь поперечного сечения тела трубы, м2; σт - предел
текучести материала трубы. Па; k'з.гл - коэффициент
запаса.
Значение коэффициента запаса для изогнутого участка рассчитывается по
формуле
(10.34)
где k'з.гл - коэффициент запаса для вертикальной скважины, k'з.гл =1,25; λ2 - коэффициент, учитывающий влияние диаметра трубы и ее прочностных характеристик.
Интервалы, где происходит набор зенитного угла, увеличивают на 25 м в сторону устья скважины.
В траектории скважины выделяют интервал с максимальной интенсивностью искривления αи max. Если этот интервал расположен первым от устья, то расчет обсадной колонны на всем нижележащем участке от начала искривления ведут с коэффициентом запаса k'3, полученным исходя из αи max, не принимая во внимание интенсивности последующих участков αи2 и αи3. Если интенсивность искривления максимальна на втором участке, то верхний участок рассчитывают с учетом его интенсивности αи1 а последующие - с учетом αи2 и т.д.
Допустимые длины секций по расчету на растяжение определяются без учета архимедовых сил
где р - общий вес нижележащих секций; q1 - вес 1 м трубы i-й секции.
При длине вертикального участка не более 100 м запас прочности на растяжение может быть принят по нижележащему интервалу набора зенитного угла.
