Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [ 104 ] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

Действующей инструкцией [12] определен следующий порядок расчета обсадной колонны:

расчет начинают с самой нижней секции, по наружному избыточному давлению, для нее подбираются трубы с ркр > Лзрн,и1, где рн.и1 -наружное избыточное давление на нижней отметке обсадной колонны (см. табл. 9.5, 9.6);

затем нижнюю секцию проверяют на внутреннее избыточное давление, и если коэффициент запаса прочности на внутреннее давление окажется ниже регламентированного, трубы подбираются по внутреннему избыточному давлению, но следует заметить, что, как правило, в нижней части колонны внутреннее давление оказывается в значительной степени уравновешено наружным;

для комплектования 2-й секции по табл. 9.5, 9.6 выбирают трубы с показателем наружного критического давления р2кр ниже, чем для первой секции, и с учетом коэффициента запаса прочности рни2 < р2кр/Лз определяют возможную глубину h2 спуска 2-й секции;

вгчисляют длину 1-й секции /1 = H - h2 и определяют ее вес Р1 = m1gl1, где m1 - масса 1 м трубы по табл. 9.14;

с учетом веса 1 -й секции критическое давление смятия труб 2-й

секции пересчитывается по формуле р2кр = р2кр

Р

р2 т;

где Р2т

- растягивающая нагрузка по табл. 9.7, и по величине р2кр уточняется допустимая глубина спуска 2-й секции Н2 и соответственно корректируется длина 1-й секции 11 = Н - h 2;

проводят проверку труб 2-й секции на внутреннее избыточное давление (см. табл. 9.8);

подобным образом производят расчет последующих секций обсадной колонны и одновременно подсчитывают суммарный вес секций; когда он превысит допустимую нагрузку растяжения для последующей секции, длину предыдущей секции следует пересчитать по допус-

тимой нагрузке растяжения, т.е. при > [Рт+1 ], имеем

[Рт ]-q

lm =--, где [Рт] и [Рт+1] - допустимые нагрузки растяжения соответственно для труб т-й и (т+1) секций (см. табл. 9.7);

одновременно производится проверка секций на внутреннее давление;

длины вышерасположенных секций определяют по расчету на растяжение. Поскольку вес колонны возрастает, для верхних секций подбирают все более прочные трубы.

Расчет продолжают до тех пор, пока суммарная длина всех секций не превысит глубины спуска колонны; в этом случае длина самой

верхней секции корректируется по глубине скважины 1= H - .

Примеры расчета эксплуатационных колонн приведены ниже.

Пример 9.1. Расчет эксплуатационной колонны для нефтяной скважины.

И с х о д н ы е д а н н ы е. Скважина вертикальная добывающая, диаметр обсадной колонны d = 146,1 мм, диаметр ствола скважины D = 190,5 мм, глубина спуска колонны h = 3400 м, плотность бурового раствора рбр = 1420 кг/м3.

Сведения о цементировании колонны: глубина до уровня цемента за колонной hц = 2300 м; плотность цементного раствора рц = 1850 кг/м3; глубина спуска промежуточной колонны hпр = 2500 м; интервал продуктивного пласта 3300-3380 м; коэффициент аномальности пластового давления в продуктивном пласте = 1,35; плотность пластового флюида (в период ввода в эксплуатацию) рпл = 860 кг/м3; плотность жидкости, поступающей в скважину в конце эксплуатации, рфл = 950 кг/м3; снижение уровня в колонне в конце эксплуатации hк = 2400 м.

Сведения о проницаемом пласте: интервал положения пласта 2900-31 00 м; коэффициент аномальности проницаемого пласта = 1,17; индекс давления поглощения проницаемого пласта = 1,6; плотность жидкости в колонне при ее испытании на герметичность роп.ж = 1420 кг/м3.

Р е ш е н и е. 1. Расчет наружного давления.

На глубине 2300 м около цемента:

Р2300 = рб.р ghц = 1420-9,8-2300-10 = 32,0 МПа;

на глубине 2500 м Р2500 = Р2300 + 1100g(2500 - 2300)-10 = 32,0 + 2,2 = 34,2 МПа;

на глубине 2900 м в кровле проницаемого пласта

Р2900 = Р2500 + 1100-9,8(2900 - 2500)-10 = 34,2 + 4,3 = 38,5 МПа.

В интервале проницаемого пласта с а = 1,17: давление у кровли

ркр = kарвghкр = 1,17-1000-9,8-2900-10-6 = 33,3 МПа;

давление у подошвы

Рпод = kаPвghпод = 1,17-1000-9,8-3100-10-6 = 35,5 МПа.

Так как толщина проницаемого пласта не превышает 200 м, в интервале 2900-3100 м наружное давление принимается постоянным и равным среднеарифметическому

рпр = (33,3 + 35,5)/2 = 34,4 МПа.

На глубине 31 00 м под проницаемым пластом

Р3100 = Р2900 + 1100-9,8(3100 - 2900)-10 = 38,5 + 2,2 = 40,7 МПа.

Так как давление против проницаемого пласта оказывается ниже давления в цементном камне против подошвы и кровли, при построении эпюры наружного избыточного давления влияние проницаемого пласта можно не учитывать.

На глубине 3300 м над продуктивным пластом

р33оо = р3100 + 1100-9,8(3300 - 3100)-10 = 40,7 + 2,2 = 42,9 МПа.

На глубине 3300 м в продуктивном пласте р3300 = рв ghкр.прод = 1,35 -1000-9,8-3300-10-6 = 43,7 МПа.

На глубине 3380 м в продуктивном пласте

р3300 = арв ghпод.прод = 1,35 -1000-9,8-3380-10-6 = 44,7 МПа.

Так как толщина продуктивного пласта менее 200 м, давление в нем принимается постоянным и равным среднеарифметическому рпрод = (43,7 + 44,7)/ 2 = = 44,2 МПа. Это давление распространяется на 50 м выше кровли продуктивного пласта, т.е. до глубины

3250 м.

Давление на отметке 3250 м в цементном камне

р3250 = р2900 + 1100-9,8(3250 - 2900)-10 = 38,5 + 3,8 = 42,3 МПа.

По рассчитанным величинам строится эпюра наружного давления на эксплуатационную колонну (рис. 9.2).

2. Расчет внутреннего давления в колонне. Давление на устье:

Рис. 9.2. Эпюра пагружепия эксплуатациоппой колоппы к примеру 9.1:

1, 2, 3 - наружное, внутренне и избыточное наружное давление соответственно; 4 - избыточное внутреннее давление (при опрессовке колонны)