Построение эпюры наружного избыточного давления

Так как скважина с нормальными условиями бурения и эксплуатации расчет избыточных наружных давлений в зацементированной зоне производится по составному столбу бурового и цементного растворов с учетом коэффициента разгрузки для сечения, расположенного у башмака обсадной колонны, по формуле:

р_ниL = [(р_гст.ц.р.+р_{гст.пр.ж}.)– р_{гст.нефт}. ]. (1-К)= [(77,1+40,82) – 44,46] * (1-0,35)=47,75 МПа,          

где: р_гст.ц.р – гидростатическое давление цементного раствора за

    обсадной колонной;

р_{гст.пр.ж.} - гидростатическое давление цементной жидкости за

обсадной колонной;

р_{гст.нефт.} – гидростатическое давление столба нефти в скважине;

p _н.и-5180 =47,75 МПа;

По разностям наружнего и внутреннего    давлений в характерных точках строится эпюра наружнего избыточного давления.

p _н-4630 = p _н-0 + 1100·9,8(3930-0) ·10^-6= 42,36 МПа;

Кровля проницаемого пласта:

p _н-5050 =50 МПа;

Подошва проницаемого пласта:

p _н-5180 = =51,27 МПа;

У башмака обсадной колонны:

p _н-5245 =57,42 МПа

 

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 _нz =73,09-47,75= 25,34 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*0,007/0,2731=1,25 МПа                           

р_в.и£Р_т / n₂=10,25/1,45=7,1 МПа,                                  

    где n₂- коэффициент запаса прочности на внутреннее давление.

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

Наибольшее давление, которое может возникуть 77,1 МПа. Таким образом, подходящей для труб диаметром 273,1 мм будет сталь группы прочности Р с толщиной стенки 15,1 мм.

 

Расчет промежуточной колонны.

 

Данные необходимые для расчета: Скважина наклонная, добывающая, диаметр обсадной колонны 377 (мм), диаметр ствола 490 (мм), глубина спуска колонны составляет 4680 метров, плотность бурового раствора = 1250 кг/м³. Интервал установки промежуточной колонны – 0-4680 м.

Сведения о цементировании колонны: глубина до уровня цемента за колонной  0 метров, плотность цементного раствора 1500 кг/м³, глубина спуска промежуточной обсадной колонны 4680 метров, интервал проницаемого пласта 4630-4680 метров, коэффициент аномальности в горизонте 1,1, плотность газоконденсата в период ввода в эксплуатации 474 кг/м³; индекс давления поглощения проницаемого пласта 1,58; плотность жидкости поступающей в скважину в конце эксплуатации 789 кг/м³.

Сведения о проницаемом пласте: интервал положения пласта 4630-5180 м.; коэффициент аномальности проницаемого пласта 1,1; индекс давления поглощения проницаемого пласта 1,58; плотность жидкости в колонне при ее испытании на герметичность 1250кг/м³;

 

Расчет наружного давления промежуточной колонны.

 

Расчет наружного давления на устье.

 

      р_н-0=r_б.р.·g·h_ц = 1250 · 9,8·0·10^-6=0 МПа;          (3.5)

  

Расчет наружного давления по всей длине колонны (4680 метров).

 

p_нz=r_пж. g. H + r_цр. g.(z-h) = 1250·9.8·0+1500·9.8·(4680-0)= 68,8 МПа

h - глубина незацементированной части колнны (по вертикали).

Расчет наружного давления на глубине 200 низа (низа башмака) кондуктора:

p_н-200= p_н-0+1100* 9,8*(200-0) = 2,16 МПа

Расчет наружного давления в кровле проницаемого пласта:

p_н-5050= p_н-200+1060* 9,8*(4630-200) 10^-6 = 48,18 МПа

Расчет давления у кровли пласта:

p _кр = k_a·ρ _в ·g·h _кр =1,1 ·1000·9,8·4630 = 49,91 МПа;

 

Расчет давления у подошвы пласта:

p _под = k_a·ρ _в ·g·h _под =1,1 ·1000·9,8·4680= 50,45 МПа;

 

В интервале 4630-4680 метров среднее арифметическое наружного давления будет равным:

р_пр =(49,91+50,45)/2 = 50,18 МПа

 

Так как проектная глубина спуска колонны является 4680 м. следует рассчитать давление и для следующего интервала:

p _н-4680 = p _н-200 + 1250·9,8(4680-200) ·10^-6 = 57,04  МПа;