9. Нагрузки на обсадные трубы в различных технологических ситуациях:

1) растяжение от собственного веса колонны труб;

2) сжатие при частичной разгрузке или установке колонны на забое скважины;

3) внешнее сминающее давление, создаваемое гидростатическим дав­ лением столба жидкости в затрубном пространстве или горным давлением пород;

4) внутреннее избыточное давление, действующее в колонне труб при цементировании или фонтанировании скважин;

5) дополнительные осевые нагрузки, возникающие при спуске колон­ ны обсадных труб и продавливании цементировочной пробки в процессе цементирования;

силы трения, действующие при расхаживании колонны

6) нагрузки, вызв. температурными напряжениями, возникающими в эксплуатационной ко­ лонне при работе скважины (их действие на колонну регулируется величи­ ной натяжения при обвязке колонн на устье).

Помимо перечисленных основных усилий, действующих на обсадную колонну, величину которых можно с достаточной точностью определить, в обсадных трубах возникают еще дополнительные напряжения:

1) от расхаживания колонны при прихватах;

2) при резком торможении во время спуска колонны;

3) при изгибе колонны в искривленной скважине;

4) при цементировании колонны и т.д.

Точно определить величину этих дополнительных напряжений в на-стоящее время не представляется возможным, поэтому их учитывают введением различных коэффициентов запаса прочности.

Величина растягивающих усилий и внешнего сминающего давления изменяется по длине эксплуатационной колонны. Страгивающие усилия (нагрузка на резьбовое соединение) в момент спуска колонны достигают наибольшего значения в самой верхней трубе (у устья скважины), а наибольшие сминающие давления бывают в нижних трубах (у забоя) в процессе эксплуатации скважины по мере снижения уровня жидкости в колонне. Одновременно на самые нижние трубы, расположенные в фильтровой зоне скважины, может действовать высокое пластовое давление, достигающее значительной величины в процессе эксплуатации.

Сминающее усилие, определяемое разностью гидростатических давлений столбов жидкости за трубами и в колонне, возникающее в процессе спуска последней в скважину, незначительно.

При эксплуатации газовых скважин обсадные трубы по всей длине эксплуатационной колонны находятся под воздействием сравнительно постоянного внутреннего давления газа, примерно равного пластовому давлению. При этом разность между внутренним и наружным гидростатическими давлениями достигает максимального значения у устья скважины. В этом случае после определения длины отдельных секций колонну проверяют на внутреннее давление, испытываемое трубами, учитывая противодавление столба жидкости за колонной.

10. Условия прочности обсадных колонн:

Прочность обсадных колонн рассчитывается по следующим условиям:

на внутреннее давление n = pт/pв ≥ [n]; (2.21)

на наружное давление S = ркр/рн ≥ [S]; (2.22)

на растяжение K = рст/G ≥ [k], (2.23)

G=Q= остальное – в билете 35

где рт, ркр, рст — предельные внутреннее и наружное давления, и растягивающая нагрузка обсадной колонны; рв, рн, G — избыточные внутреннее и наружное давления, растягивающая нагрузка; п, S, k — запасы прочности по внутреннему, наружному давлению и растягивающей нагрузке; [п], [S], [k] — допускаемые запасы прочности обсадных колонн по внутреннему, наружному давлению и растяжению.