Проект на заканчивание нефтяной добывающей горизонтальной скважины глубиной 2910 м на Маслиховском месторождении

   

   

   - в трубах

   

   

   

   Режим течения тампонажного раствора в  кольцевом пространстве и в трубах принимаем турбулентным, т.к. Re_кр>2300.

   Определяем  критическую производительность насосов  цементировочных агрегатов по формуле:

   Определяем  критическую производительность насосов цементировочных агрегатов по формуле:

   - в кольцевом пространстве:

    d_r= 1,25·0,146 – 0,114 = 0,0685 м;

   - в трубах

    d_в= 0,1 м;

     

   Гидродинамическое давление вязкопластичных жидкостей  для турбулентного режима течения  определяем по формуле:

   - в кольцевом пространстве:

    ∆Р_кп=

,

   - в трубах:

    ∆Р_ТР=

,

   Для вязкопластичной жидкости коэффициент гидравлических сопротивлений определяем по формуле:

   - в кольцевом пространстве: 

   

   - в трубах:

; 
 
 

            Р_скп= 1580∙150∙9,81+1160∙600∙9,81=7,06 МПа,

   Таким образом, определим давление в кольцевом  пространстве на забой скважины:

   

   

   

   Условие недопущения поглощения тампонажного раствора на момент окончания цементирования выполняется. 
 

4. Расчет обсадных  колонн на прочность 

   Целью расчета обсадных колонн на прочность является проектирование равнопрочной колонны по всему интервалу крепления.

   Методика  расчета обсадных колонн сводится к  определению наружных избыточных и  внутренних избыточных давлений, а  также растягивающих нагрузок.

   На  основании исходных и расчетных данных определяем схемы расположения технических жидкостей (цементного камня) внутри и за колонной на различных этапах строительства и эксплуатации скважины. 

Определяем  внутренние и наружные избыточные давления: 

                                             Рни_z = Рн_z- Рв_z , МПа                                        (4.1)                          

   4.1 Расчет наружных избыточных давлений  для эксплуатационной колонны на момент окончания  цементирования:

h= 600 м., L₀=750 м.

Р_{НИ у}= 0 МПа;

Р_{НИ h} = ρ_p·g·h - ρ_в·g·h=9,81· 600 · (1150-1000)= 0,88 МПа;

Р_{НИ L0} = ρ_p·g·h + ρ_ТР.о·g·(L₀-h)  - ρ_р·g·L₀ =1150· 9,81·600 + 1580·9,81·270- 1000·9,81·750= 3,6 МПа;

Р_{НИ 1700} = ρ_p·g·h + ρ_ТР.о·g·(1700-h) - ρ_р·g·1700 =1100· 9,81·600 + 1580·9,81·(1700-600) - 1000·9,81·1700= 6,8 МПа;

Р_{НИ L} = ρ_ТР·g·(L-1700) + ρ_ТР.о·g·(1700-h) + ρ_р·g·h - ρ_р·g·L =1840· 9,81·(2830-1700) + 1580·9,81·(1700-600) + 1100·9,81·600 - 1000·9,81·2830= 16,45 МПа;

Расчет наружных избыточных давлений для хвостовика на момент окончания  цементирования:

Р_{НИ 1700} = ρ_p·g·h + ρ_ТР.о·g·(2885-h) - ρ_р·g·2885 =1200· 9,81·2730 + 1900·9,81·(2885-2730) - 1000·9,81·2885= 6,6МПа;

   4.2 Испытание на герметичность снижением уровня:

h=600 м., L₀=750 м., Н=820 м.

Р_{НИ у}= 0 МПа;

Р_{НИ h} = ρ_p·g·h =9,81·600·1150= 6,76 МПа;

Р_{НИ L0} = ρ_p·g·h + ρ_гс·g·(L₀-h) =1150· 9,81·600 + 1150·9,81·150= 8,45 МПа;

 

Р_{НИ Н} = Р_{Н Z} = ρ_гс·g·Н =1150·9,81·820= 9,25 МПа;

Р_{НИ L} =ρ_гс·g·L - ρ_бр·g·(L-h)=1100· 9,81·2830 -1100·9,81·(2830-820)=8,8 МПа; 

   4.3 При освоении скважины:

   

h=600 м., L₀=750 м., Н=770 м.

Р_{НИ у}= 0 МПа;

Р_{НИ h} = ρ_бр·g·h =9,81·600·1150= 6,76 МПа;

Р_{НИ L0} = ρ_бр·g·h + ρ_гс·g·(L₀-h) =1150· 9,81·600 + 1150·9,81·150= 8,45 МПа;

Р_{НИ Н} = ρ_гс·g·Н =1150·9,81·770= 8,69 МПа;

Р_{НИ L} =ρ_гс·g·L - ρ_бр·g·(L-h)=1100· 9,81·2830 -1100·9,81·(2830-770)=8,27 МПа; 

     4.4 При окончании эксплуатации:

h=600 м., L₀=750 м., Н=2·L/3=1887 м.

Р_{НИ у}= 0 МПа;

Р_{НИ h} = ρ_бр·g·h =9,81·600·1150= 6,76 МПа;

Р_{НИ L0} = ρ_бр·g·h + ρ_гс·g·(L₀-h) =1150· 9,81·600 + 1150·9,81·150= 8,45 МПа;

Р_{НИ Н} = ρ_гс·g·Н =1100·9,81·1887= 20,36 МПа;

Р_{НИ L} =ρ_гс·g·L – ρ_н·g·(L-Н)=1100·9,81·2830 -797·9,81·(2830-1887)=23,16 МПа; 

   4.5 Расчет внутренних избыточных  давлений для эксплуатационной  колонны:

h=600 м., L₀=750 м.

Р_{ВИ у}= Р_ПЛ - ρ_н·g·L’ =28 - 797·9,81·2800=6,11 МПа;

Р_ОП=1,1· Р_{ВИ у} =1,1· 6,11=6,72 МПа;

Р_ОП принимаем 8,4 МПа ;

Р_{ВИ у} = 8,4 МПа;

Р_{ВИ h} =Р_ОП+ ρ_в·g·h -ρ_гс·g·h=8,4·10⁶ +9,81·600·1000- 9,81·600·1150=7,52 МПа;

Р_{ВИ L0} =Р_ОП+ ρ_в·g·L₀ -ρ_гс·g·L₀=8,4·10⁶ +1000· 9,81·750-1150·9,81·750=7,3 МПа;

Р_{НИ L} =Р_ОП+ ρ_в·g·L -ρ_гс·g·L=8,4·10⁶ +1000·9,81·2830 -1100·9,81·2830=5,62 МПа;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Строим  эпюры избыточных и внутренних давлений. По максимальным значениям строим обобщенные эпюры Р_ни и Р_в

Рис. 4.1 Расчет наружных избыточных давлений для эксплуатационной колонны на момент окончания  цементирования

Рис. 4.2 Расчет наружных избыточных давлений для эксплуатационной колонны испытанием на герметичность снижением уровня

 
 

Рис. 4.3 Расчет наружных избыточных давлений для эксплуатационной колонны при освоении 

Рис. 4.4 Расчет наружных избыточных давлений для эксплуатационной колонны на момент окончания  эксплуатации

Рис. 4.5 Расчет внутренних избыточных давлений для  эксплуатационной колонны 

Рис. 4.6 Обобщённый график наружных и внутренних избыточных давлений для эксплуатационной колонны 

 

4.6 Проверим выбранную  эксплуатационную колонну на прочность. Для этого проверяем следующие условия:

     1. на смятие:      Р_ни ≤ ,                                    (4.2)                    

2. на  разрыв:     Р_ви ≤ ,                                      (4.3)

3. на  растяжение: Q ≤ .                                   (4.4) 

   Определим запас прочности  n₁  на  наружное  избыточное  давление для 1-й снизу секции колонны n₁ = 1,2 ,  вычислим  произведение (n₁×Рни_l), оно равно: =1,2·23,16=27,79 МПа.

   Подбирают трубы с Р_кр>(n₁× Рни_l), начиная с труб наименьшей группы прочности "Е", исполнения А и толщиной стенки трубы δ=8,9 мм. , с Р_кр=34,4 МПа.

   Приминаем длину первой секции на 50 м выше кровли эксплуатационного пласта l₁=100 м.

   Для выбранных труб определяем запас  прочности на внутреннее избыточное давление n₂, если Р_т=51 МПа, а Р_ви=5,62 МПа.

>n₂=1,15 

   По  эпюре определяем  наружное избыточное давление на верхнем конце 1-й секции (на глубине L₁), Р_{ни L1} =22,75 МПа.

   Подбираем трубы с Р_кр > n₁ × Рни_L1  (n₁ = 1), из которых составляем 2-ю секцию. Подбираем трубы группы прочности “Е”, исполнения А и толщиной стенки δ=8 мм. , с Р_кр=27,3 МПа.

   Определяем  значение Р¹_кр  для труб 2-й секции из условия двухосного нагружения, с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса 1-й секции длиной l₁ по формуле:

   P¹_кр = P_кр (1 - 0,3Q₁/Q_т ),                                       (4.5) 

P¹_кр = 27,3(1 - 0,3·35,3/2350)= 27,18 МПа,

Q₁=100·0,353=35,3 МПа,

   q₁=0,353 кН/м – вес одного метра труб с короткой треугольной резьбой.

   Для полученного значения Р¹_кр по эпюре определяем уточненную глубину   спуска   2-й секции  L¹₁ (L¹₁ < L₁), L¹₁=2730 м.  и уточненную  длину 1-й секции l¹₁ = L – L¹₁, l¹₁=100м. 

   Для  определения  длины  2-й секции  выбираем трубы  3-й секции с меньшей  по  сравнению  со  2-й  секцией  прочностью. Так как труб меньшей  группы прочности и меньшей толщины  стенки нет, то выбираем те же трубы  из которых состоит 2-ая  секция. Подбираем трубы группы прочности “Е”, исполнения Б и толщиной стенки δ=8 мм. , с Р_кр=27,3 МПа.

   

   Для выбранных труб определяем запас  прочности на внутреннее избыточное давление n₂, если Р_т=45,8 МПа, а Р_ви=8,4 МПа.

>n₂=1,15

   Определим  общий  вес всех уже подобранных секций и проверим условие Q < [P].  Для труб ОТТМ: [P]= Pст/n₃, n₃=1,15

[P]=1353/1,15=1176,5 кН,

Q=2730·0,290+100·0,353=791,7+35,3=827 кН

   Принимаем колонну 2-х секционной. 

Результаты  расчетов сводим в таблицу 4.1 
 
 
 

 

 
 

                Таблица 4.1 – Параметры обсадных труб