Выбор типа вертлюга для бурения скважин глубиной 6000м

5-ю секцию составляем из групп прочности Е с δ=8,6 мм q=0,194 кН

 

Вес пяти секций

Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₅=(6000-200-1600-1700-439-790)=1271м, составляет p_ви1271=38 МПа.

 

По приложении 4 /1, с.126/ p_т=72,5 МПа для δ=8,6 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=72,5/38=1,92.

6-ю секцию составляем из групп прочности Л с δ=10,6 мм q=0,266 кН

 

Для 6-й секции достаточно длина 1271м, вес ее кН.

Запас прочности на внутреннее давление для 6-й секции достаточен.

Общий вес колонны 

Таблица 1- Конструкция эксплуатационной колонны d=114мм

Номер секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, мм	Вес секции, кН
1 2 3 4 5 6	Е E Д Д Е Л	8,6 7,4 7,4 6,4 8,6 10,4	200 1600 1700 439 790 1271	44,4 310,4 329,8 74,19 153,26 246,57
Всего			6000	1158,62

 

Примечание: Счет секций ведется  снизу вверх.

 

 

 

 

 

 

2.2  Расчет промежуточной колонны-1

Диаметр эксплуатационной колонны  D_пром=178мм.

Расстояние от устья скважины:

-  до башмака колонны  L=4000м;

- до башмака предыдущей  колонны  L₀=2500м;

-до уровня жидкости  в колонне H=1000м (при испытании на герметичность);

-до уровня жидкости  в колонне H=1500м (при освоении скважины).

Удельный вес:

- цементного раствора  за колонной γ_ц=18500 H/м³ ;

-испытательной жидкости γ_ж=10000 Н/м³;

- бурового раствора за  колонной γ_р=14000 H/м³;

- жидкости в колонне γ_в=11000 H/м³ (при освоении);

- жидкости в колонне γ_в=8500 H/м³ (в период ввода в эксплуатацию);

- жидкости в колонне γ_в=9500 H/м³ (при окончании эксплуатации).

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n₁=1,20.

Для наглядности приведем порядок построения эпюр внутренних и наружных давлений, а также избыточных давлений.

2.2.1 Построение эпюр внутренних давлений

2.2.1.1Определяем внутреннее  давление в период ввода скважины  в эксплуатацию по формуле  (2.1):

  при              /2.1,с.74/

при  z=0       ;

при  z=L        

Строим эпюру АВ (рисунок 7)

2.2.1.2 Внутреннее давление  по окончании эксплуатации определяем  по формуле (2.2):

p_вz=0 при ;

  при                  /2.2, с.74/

при  z=0       ;

при  z=L        

Строим эпюру CD (рисунок 7)

Рисунок 7 – Эпюра внутренних давлений

2.2.2 Построение эпюр наружных давлений

2.2.2.1 Определяем наружное  давление для незацементированной  зоны по формуле (2.3):

  при               /2.3,с.76/

при  z=0       ;

при  z=h=2450м;       

2.2.2.2 Определяем наружное  давление для зацементированной  зоны:

- в интервале, закрепленной  предыдущей колонной, по формуле  (2.4):

  при           /2.4,с.76/

при  z=h       ;

при z=L₀=2500м;

 .

- в интервале открытого  ствола с учетом пластового  давления

z=L=4000м;   p_нL=60 МПа.

Строим эпюру ABCD (рисунок 8).

2.2.2.3 Определяем наружное  давление с учетом давления  составного столба тампонажного  и бурового растворов по всей  длине скважины по формулам  (2.5) и (2.6) на момент окончания цементирования:

  при               /2.5,с.77/

при  z=0       ;

при  z=h=2450м;       

  при                /2.6, с.77/

при z=L=4000м;

 

Строим эпюру ABE (рисунок 8).

Рисунок 8 – Эпюра наружных давлений

2.2.3 Построение эпюр избыточных наружных давлений

2.2.3.1 Определяем избыточное наружное давление на момент окончания цементирования по формулам (2.7) и (2.8):

  при               /2.7,с.77/

при  z=0      

при z=h      

  при       /2.8, с77/

при z=L

 

2.2.3.2 Определяем избыточное наружное давление для процесса испытания колонны на герметичность снижением уровня:

- в незацементированной  зоне – по формулам (2.9) и (2.10):

  при                       /2.9, с.77/

при  z=0       

при   z=H=1000м   

  при                /2.10, с.79/

при z=h

• в зацементированной зоне – по формуле (2.11):

  при                /2.11, с.79/

при z=L₀

при z=L

2.2.3.3 Определяем избыточное  давление наружное давление при  освоении скважины:

- в незацементированной  зоне – по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=1500м при

при z=h

• в зацементированной зоне – по формуле (2.11):

при z=L₀

при z=L

Строим эпюру ABCDE (рисунок 9).

2.2.3.4 Определяем избыточное  наружное давление по окончании  эксплуатации:

- в незацементированной  зоне – по формулам (2.9) и (2.10):

при z=0 при

при z=H=1500м при

при z=h

• в зацементированной зоне – по формуле (2.11), где p_Hz в зоне эксплуатационного объекта принимаем по давлению гидростатического столба воды с удельным весом γ_ГС=1,1*10⁴ Н/м³ :

при z=L₀

при z=L

Строим эпюру ABC’D’E (рисунок 9)

Рисунок 9 – Эпюра наружных избыточных давлений

 

 

2.2.4 Построение эпюры избыточных внутренних давлений при испытании на герметичность в один прием без пакера

2.2.4.1 Избыточное внутреннее давление при испытании  на герметичность в один прием без пакера определяем:

- в незацементированной  зоне – по формуле (2.12):

 при     /2.12, с.80/

при z=0 p_ву=28,6 МПа (p_ву=26 МПа по п.2.2.1)

при z=h 

- в зацементированной  зоне – по формуле (2.13)

                       /2.12, с.80/

при z=L₀       

при z=L       

Строим эпюру ABCD (рисунок 6).

Рисунок 6- Эпюра внутренних избыточных давлений

Расчет избыточных наружных давлений производим по обобщенным значениям п. 2.2.3.3 (эпюра АВС’D’E) для стадий освоения и окончания эксплуатации скважины, а внутренних для процесса испытания колонны на герметичность п.2.2.4.1 (эпюра ABCD):

p_HИL=35 МПа  p_HИL*n₁=(35*1,2)МПа=32,4 МПа.

По прил.2 /1, с.111/ находим, что этому давлению соответствуют  трубы группы прочности Д с толщиной стенки δ=11,5 мм, для которых p_кр=36,9 МПа.

Длина 1-ой секции l₁=1500м. Вес ее Q₁=(1500*0,473)=709,5 кН [q₁=0,473 /прил.12, с.150/].

По эпюре (рисунок 9) определяем расчетное давление p_ниz на уровне верхнего конца I-ой секции на глубине L₁=2500м; p_ниz=26,05МПа. Этому давлению при n₁=1,0 соответствуют трубы группы прочности Д c δ=10,4 мм, для которых p_кр=31,7 МПа. Определяем значение p’_кр2 для труб 2-ой секции по формуле /2.38, с./ для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса I-ой секции:

 

Этому значению соответствует глубина спуска 2-ой секции, равная =2800м, следовательно, уточненная длина I-ой секции

=(4000-2800)м=1200м, а вес ее кН.

Для 3-й секции выбираем трубы  группы прочности Д  c δ=9,2 мм, p_кр=25,9 МПа. Это давление имеет место на глубине L₂=2000м. Следовательно, длина 2-й секции l₂=м, а вес ее

 кН.

Определим величину по формуле 2.38 /1, с. / для условий двухосного нагружения с учетом значений растягивающих нагрузок от веса двух первых секций .

 

Для полученного значения находим уточненную глубину спуска 3-й секции м и уточненную длину 2-й секции  м, а вес ее кН.

Длину 3-й секции выбираем из расчета на растяжение по формуле /2.49, с.1/, /прил.5, с.136/; .

 

 кН.

Вес трех секций

Определяем внутреннее давление для 3-й секции. Давление на уровне верхней трубы, расположенной на глубине L₃=(4000-1200-1000-332)=1468м, составляет p_ви1468=24 МПа.

По приложении 4/1, с.126/ p_т=34,3 МПа для δ=9,2 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=34,3/24=1,37.

4-ю секцию составляем из групп прочности Д с δ=11,5 мм q=0,473 кН

 

Вес четырех секций

Определяем внутреннее давление для 4-й секции. Давление на уровне верхней  трубы, расположенной на глубине  L₄=(4000-1200-1000-332-360)=1108м, составляет p_ви1108=24 МПа.

По приложении 4 /1, с.126/ p_т=42,9 МПа для δ=8,6 мм, запас прочности n₂= p_т/ p_виz=42,9/24=1,79.

5-ю секцию составляем из групп прочности Д с δ=12,7 мм q=0,266 кН

 

Для 5-й секции достаточно длина 1108м, вес ее кН.

Запас прочности на внутреннее давление для 6-й секции достаточен.

Общий вес колонны 

Таблица 2- Конструкция промежуточной колонны-1 d=178мм

Номер секции	Группа прочности	Толщина стенки, мм	Длина секции, мм	Вес секции, кН
1 2 3 4 5	Д Д Д Д Д	11,5 10,4 9,2 11,5 12,7	1200 1000 332 360 1108	567,3 430 127,82 170,28 570,62
Всего			4000	1866,02

 

Примечание: Счет секций ведется  снизу вверх.

2.3  Расчет промежуточной  колонны-2

Диаметр эксплуатационной колонны  D_пром=245 мм.

Расстояние от устья скважины:

-  до башмака колонны  L=2500м;

- до башмака предыдущей  колонны  L₀=650м;

-до уровня жидкости  в колонне H=1000м (при испытании на герметичность);

-до уровня жидкости  в колонне H=1500м (при освоении скважины).

Удельный вес:

- цементного раствора  за колонной γ_ц=18500 H/м³ ;

-испытательной жидкости γ_ж=10000 Н/м³;

- бурового раствора за  колонной γ_р=14000 H/м³;

- жидкости в колонне γ_в=11000 H/м³ (при освоении);

- жидкости в колонне γ_в=8500 H/м³ (в период ввода в эксплуатацию);

- жидкости в колонне γ_в=9500 H/м³ (при окончании эксплуатации).

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта n₁=1,20.

 

Для наглядности приведем порядок построения эпюр внутренних и наружных давлений, а также избыточных давлений.

2.3.1 Построение эпюр внутренних давлений

2.3.1.1Определяем внутреннее  давление в период ввода скважины  в эксплуатацию по формуле  (2.1):

  при              /2.3,с.74/