Построение эпюры внутреннего избыточного давления

Для построения эпюры внутреннего избыточного давления исходной является эпюры наружного давления, и для сопоставления подбираются условия     нагружения колонны, при которых внутреннее давление будет максимальным.

Избыточное внутреннее давление на глубине z (p_виz) в общем случае определяют как разность между внутренним и наружным давлениями, установленными для одного и того же момента времени.

p _виz = p _нz - p `_вz =82,5-9,765=72,74 МПа,                                                

где:

Р`_вz - внутреннее давление при испытании колонн на герметичность;

P_нz - наружное давление (учет горного давления не производится).

Избыточное внутреннее давление Р_виz на любом участке обсадной колонны не должно превышать допустимого Р_т, определенного по формуле Барлоу, с учетом запаса прочности согласно ГОСТ 632-80.

Р_т=2СТ/Д_обс= 2*200*0,0081/0,1788=18,12 МПа                           

р_в.и£Р_т / n₂=18,12/1,15 =15,8 МПа,                                  

    где n₂- коэффициент запаса прочности на внутреннее давление.

Таким образом, небольшие отклонения в избыточном внутреннем давлении согласно установленному ГОСТу компенсируются запасом прочности.

Согласно расчетом необходимо выбрать подходящую по группе прочности сталь, из которой будет изготовлены обсадные трубы хвостовика, и толщину стенки. Наибольшее давление, которое может возникуть 82,5 МПа. Таким образом, подходящей для труб диаметром 177,8 мм будет сталь группы прочности Т с толщиной стенки 9,2 мм.

Расчет хвостовика 1.

 

Данные необходимые для расчета: Скважина наклонная, добывающая, диаметр обсадной колонны 273,1 (мм), диаметр ствола 349,2 (мм), глубина спуска колонны составляет 5245 метров, плотность бурового раствора = 1060 кг/м³. Интервал установки хвостовикаа – 3930-5245 м.

Сведения о цементировании колонны: глубина до уровня цемента за колонной 3930 метров, плотность цементного раствора 1500 кг/м³, глубина спуска хвостовика (2) колонны 5245 метров, интервал продуктивного пласта 5050-5180 метров, коэффициент аномальности в продуктивном горизонте 1,01, плотность пластового флюида в период ввода в эксплуатации 651 кг/м³; плотность жидкости поступающей в скважину в конце эксплуатации 865 кг/м³.

Сведения о проницаемом пласте: интервал положения пласта 5050-5180 м.; коэффициент аномальности проницаемого пласта 1,1; индекс давления поглощения проницаемого пласта 1,61; плотность жидкости в колонне при ее испытании на герметичность 1060 кг/м³;

 

Расчет наружного давления хвостовика.

 

Расчет наружного давления на устье.

 

      р_н-0=r_б.р.·g·h_ц = 1060 · 9,8·0·10^-6=0 МПа;          (3.5)

  

Расчет наружного давления по всей длине колонны (1315 метров).

 

p_нz=r_пж. g. H + r_цр. g.(z-h) = 1060·9.8·3930+1500·9.8·(5245-3930)= 60,16 МПа

h - глубина незацементированной части колнны (по вертикали).

Расчет наружного давления на глубине 4680 низа (низа башмака) промежуточной обсадной колонны:

p_н-4680= p_н-0+1100* 9,8*(4680-0) = 50,5 МПа

Расчет наружного давления в кровле проницаемого пласта:

p_н-5050= p_н-4680+1060* 9,8*(5050-3930) 10^-6 = 62,13 МПа

Расчет давления у кровли пласта:

p _кр = k_a·ρ _в ·g·h _кр =1,01 ·1000·9,8·5050 = 50 МПа;

 

Расчет давления у подошвы пласта:

p _под = k_a·ρ _в ·g·h _под =1,01 ·1000·9,8·5180= 51,27 МПа;

 

В интервале 3930-5245 метров среднее арифметическое наружного давления будет равным:

р_пр =(50+51,27)/2 = 50,635 МПа

 

Так как проектная глубина спуска колонны является 5245 м. следует рассчитать давление и для следующего интервала:

p _н-5245 = p _н-4680 + 1250·9,8(5245-4680) ·10^-6 = 57,42  МПа;

Расчет внутреннего давления в колонне

 

Давление на устье в период ввода в эксплуатацию:

p _у = p _пр. - r _пл. ·g · h _кр.пр. = 50,635 -651·9,8·5050·10^-6=54,1-21,7=18,42  МПа;      

 

при опрессовке колонны   р_оп =1,01·18,42=18,6  МПа – это давление может быть принято в качестве расчетного, так как согласно действующим требованиям безопасности эксплуатации нефтяных скважин рекомендуемое давление опрессовки для колонн 273,1 мм диаметра составляет р_оп =7,5 МПа.

 

 

Минимально необходимое (нормативное) избыточное внутреннее

устьевое давление при испытании на герметичность (Р_{оп.норм}.). ГОСТ 632-80

Наружный диаметр колонны, мм	Значение Роп.норм, МПа
273,1	7,5

 

 

Минимальное давление у башмака колонны в период ввода в эксплуатацию

Р₅₂₄₅ = r _пл. · g · h =651·9,8·5245·10^-6=33,46 МПа

 

Тогда давление у бамшака в период опрессовки будет следующее:

Р ₅₂₄₅= р_оп+ r _б.р. · g · h =18,6 +1060·9,8·5245·10^-6=73,09 МПа;                          

В конце эксплуатации:

p ` ₅₂₄₅= r _фл. · g ·(h - h _к) =865·9,8·(5245-3930)·10^-6= 11,15 МПа;