4. Расчеты при спуске обсадной колонны

4.1. Определение удлинения обсадной колонны в результате растяжения под действием собственного веса

Определить удлинение обсадной колонны в результате растяжения под действием собственного веса, если диаметр обсадной колонны 219 мм, толщина стенки труб Δ_тр. = 12,7 мм, глубина спуска обсадной колонны 2100 м.

Решение:

а) Рассчитываем вес обсадной колонны с учетом её глубины спуска и массы 1 погонного метра (масса 1 п.м. m _о.т. = 64,6 кг). Для данного случая вес обсадной колонны составляет - 1,62 МН.

б)Определяем площадь сечения труб.

F = 0,785 (D_нар.² – d_вн.²),

где: D_нар. – наружный диаметр обсадных труб, см;

d _вн. – внутренний диаметр обсадных труб, см;

F = 0,785(21,91² -19,37²) = 82,31 см²

в)Рассчитываем удлинение обсадной колонны по формуле:

λ = QL / EF,

где: Q – вес обсадной колонны, МН;

L – длина колонны, м;

E – модуль упругости, МПа;

F – площадь поперечного сечения трубы, м².

Подставляя данные в формулу, выполняем расчет:

λ = 1,62·2100 / 2,1· 10⁵ · 82,31 · 10^-4 = 2 м

Таким образом, удлинение обсадной колонны в результате её растяжения под действием собственного веса (без учета действия выталкивающей силы промывочной жидкостью) составляет 2,34 м.

4.2. Определения разгрузки обсадной колонны при её спуске в скважину.

Определить на сколько разгрузится обсадная колонна диаметром 219 мм. если спустить её с обратным клапаном без долива в скважину глубиной 1250 м, заполненную буровым раствором плотностью 1,25 г/см³; толщина стенки обсадных труб 9 мм (масса 1 п.м. m _о.т. = 48,2 кг).

Решение.

а) Рассчитываем вес обсадной колонны с учетом её глубины спуска и массы 1 погонного метра (масса 1 п.м. m _о.т. = 48,2 кг). Для данного случая вес обсадной колонны составляет Q₁ = 0,964 МН.

б) Определяем вытесняемый объем бурового раствора по формуле

V₁ = 0,785 · D_нар.² · L = 0,785 ·0,2191² · 1250 = 47,1 м³

в) Находим массу вытесняемого объёма бурового раствора по формуле:

m_б.р. = V₁ · ρ_б.р. = 47,1 · 1,25 = 58,89 т = 0,5889 МН

где: ρ_б.р. – плотность бурового раствора, т/м³.

г) Разгрузка обсадной колонны:

Q₁ - Q₂ = 0,964 – 0,5889 = 0,3751 МН

4.3. Определения количества промывочной жидкости доливаемой в колонну при спуске её с обратным клапаном

Определить, какое количество бурового раствора надо долить в обсадную колонну диаметром 219 мм с толщиной стенки 9 мм, спускаемую с обратным клапаном на глубину 2100 м в скважину, заполненную буровым раствором плотностью ρ_б.р. = 1,25 т/м³, чтобы разгрузить её до 0,4 МН.

Решение.

а) Рассчитываем вес обсадной колонны с учетом её глубины спуска и массы 1 погонного метра (масса 1 п.м. m _о.т. = 48,20 кг). Для данного случая вес обсадной колонны составляет Q₁ = 1,3 МН.

б)Определяем вытесняемый объем бурового раствора:

V₁ = 0,785 · D_нар.² · L = 0,785 ·0,2191² · 2100 = 79,14 м³

в)Определяем вес вытесняемого бурового раствора:

Q₂ = 79,14 · 1,2 / 100 = 0,95 МН

г) Определяем вес, на величину которого колонна станет легче:

Q_Δ = 1,3 – 0,95 = 0,35 МН

д) Для того, чтобы разгрузить вес колонны до 0,4 МН необходимо долить в колонну определенное количество бурового раствора (Q_дол.), которое находят из следующего равенства:

(Q₁ + Q_дол.) - Q₂ = 0,4 МН

Q_дол. = 0,4 + Q₂ - Q₁ = 0,4 + 0,95 – 1,3 = 0,11 МН

е) Определяем, какому объёму соответствует этот вес:

V₂ = Q_дол. / ρ_б.р. = 32,1 / 1,25 = 25,68 м³

ж) Определяем высоту столба бурового раствора в колонне:

h = 4 V₂ / π d_вн.² = 4 · 25,68 / 3,14 · 0,2011² = 809 м.