Методика расчета условий проходимости обсадной колонны по стволу скважины

 

Исходные данные, необходимые для расчета:

D _дол - диаметр скважины, м;

D _т - диаметр турбобура, м;

d _н - номинальный наружный диаметр обсадной колонны, м;

d _в - внутренний диаметр обсадной колонны, м;

d - максимальная толщина стенки обсадной колонны, мм;

d _нУБТ - наружный диаметр активной части УБТ, м;

d _вУБТ - внутренний диаметр активной части УБТ, м;

d _м - наружный диаметр муфт, м;

s _т - предел текучести стали обсадных труб, Н/м²;

m - вес единицы обсадных труб в буровом растворе, кН/м;

d _т - наружный диаметр корпуса турбобура, м;

a - средний зенитный угол ствола скважины в интервале крепления, град;

i, b - интенсивность искривления ствола скважины, град/10 м;

d _мах - наружный диаметр внешних элементов технологической оснастки в сжатом положении, м.

Эффективный (реальный) диаметр ствола скважины D _эф в местах образования уступов определяется выражением

D _эф = 0,5 (D _дол + d _нУБТ);

D _эф = 0,5 (D _дол + 0,91 D _т).                                                (1)

Для успешного спуска в скважину колонны обсадных труб в зависимости от ее диаметра и конструкции соединений эффективный диаметр ствола должен отвечать следующим условиям:

- для безмуфтовых обсадных колонн

D _эф ³ d _н                                                                 (2)

- для муфтовых обсадных труб

D _эф ³ 0,5 (d _н + d _м)                                                      (3)

- для обсадных колонн, оборудованных внешними элементами технологической оснастки

D _эф ³ d _мах                                                               (4)

Минимально необходимые диаметры активной (наддолотной) части УБТ для успешной операции по спуску обсадных колонн:

- при использовании безмуфтовых обсадных колонн

d _УБТ ³ 2 d _н – D _дол                                                       (5)

- при использовании муфтовых обсадных труб

d _УБТ ³ d _н + d _м – D _дол                                                     (6)

- при использовании элементов внешней технологической оснастки,

d _УБТ ³ 2 d _мах – D _дол                                                       (7)

Рекомендуемые диаметры УБТ, устанавливаемые над долотом при бурении и подготовке ствола скважин к спуску обсадных колонн, приведены в таблице П1.1.

Расчет требуемой длины УБТ активной части КНБК или длины составного наддолотного маховика l из условий предотвращения местных уступов определяется выражением:

.                                                         (8)

При отсутствии УБТ требуемых диаметров следует:

- применять центраторы и расширители, устанавливая их в местах, которые рекомендуются «Инструкцией по предупреждению искривления вертикальных скважин» РД 39-0148052-514-86 (М., ВНИИБТ - Миннефтепром, 1986).

При бурении наклоннонаправленных скважин применяемые КНБК должны отвечать требованиям «Инструкции по бурению наклоннонаправленных скважин» (М., ВНИИБТ, 1986) и РД 39-2-171-79 «Инструкции по бурению наклоннонаправленных скважин с кустовых площадок».

- использовать составные наддолотные маховики, изготовляемые в мастерских буровых предприятий из стандартных УБТ диаметром 203 или 178 мм и обсадных труб требуемого диаметра и длины.

Суммарная жесткость УБТ и обсадной трубы составного маховика, а также жесткость корпуса применяемых центраторов (расширителей) должны быть не менее жесткости обсадной колонны.

Требуемое соотношение жесткости УБТ с наружным диаметром, определенным по (5)-(7), и жесткости спускаемой обсадной колонны

                                                        (9)

Требуемое соотношение суммарной жесткости УБТ с обсадной трубой составного маховика и жесткости спускаемой обсадной колонны

,                                             (10)

где d _{н 1} и d _{в 1} - наружный и внутренний диаметр обсадной трубы составного маховика соответственно; d _{н 1} - определяется по условию формул (5)-(7);

d _{н 2} и d _{в 2} - наружный и внутренний диаметр УБТ (178 или 203 мм) составного маховика.

Таблица П1.1

 

Диаметр обсадной колонны, мм		Необходимый эффективный диаметр скважины, мм	Минимальный необходимый диаметр УБТ наддолотного комплекта (мм) в скважинах различных диаметров (мм)
обсадные трубы	муфты		640,0	590,0	540,0	490,0	444,5	393,7	370,0	349,2	320,0	295,3	269,9	244,5	215,9	190,5	161,0
426	451	439	299	299	340**	407**
377	402	390		273	273	299	340**
351	376	364			254	254	299	340**
324	351	338				229	229	299
299	324	312					229	229	254	299
273	299	286						203	203	299	254	254*
245	270	258								203	203	229	229*
219	245	232									178	178	203	203*
194	216	205											178	178	178*
178	198	188											146	146	178
168	188	178												146	146	146*
146	166	156												146	146	133*
140	159	150													133	133	133*

 

* Случаи применения безмуфтовых соединений.

** Диаметры нестандартных составных УБТ.

Для обеспечения проходимости обсадной колонны по стволу с гарантийным обеспечением ее прочности при изгибе (s_t < [s_t]) в зависимости от жесткости колонны (EI), интенсивности искривления ствола скважины (b₁), величины среднего значения зенитного угла (a) при соответствующих соотношениях (D _дол) и (d _н) определяется формулой

,                               (11)

где E = 2,06 · 10⁸ кН/м²; , м⁴.

Допустимая интенсивность искривления ствола скважины из условия прочности обсадной колонны при изгибе b₂ (град/10 м) определяется формулой

.                                      (12)

Выбор допустимой интенсивности искривления скважины (град/10 м) осуществляется из условия [b] = min [b₁, b₂].