Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО Кубанский Государственный Технологический Университет Кафедра нефтегазового дела Институт Нефти, газа и энергетики ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине: «Проектирование строительства скважин»_____________ (наименование дисциплины) на тему: Расчет обсадной колонны________________ (тема курсового проекта) Выполнил студент группы 14-НМ-НД3 _________________Ревва Андрей Александрович___________________ (фамилия, имя, отчество) Допущен к защите Руководитель проекта Долгов Сергей Викторович__________ (подпись, дата, расшифровка подписи) Защищен_____________________ Оценка_______________________ (дата) Члены комиссии_________________________________________________ _________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ (подпись, дата, расшифровка подписи) г. Краснодар 2014 г.

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Институт Нефти, газа и энергетики Кафедра нефтегазового дела ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование по дисциплине: «Проектирование строительства скважин» студенту Ревва Андрей Александрович , 14-НМ-НД3 (фамилия, имя, отчество, группа, шифр) Специальность – 21.03.01 – «Нефтегазовое дело» Тема проекта: Расчет обсадной колонны. Номер варианта: 07 Содержание задания: Требуется определить: типоразмер обсадной колонны и ее прочностные характеристики, выполнить расчет допустимых нагрузок. Объем работы: А) Пояснительная записка – Б) Графическая часть 1 лист формата А4 Рекомендуемая литература: Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. Учеб. Пособие для вузов. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. – 632 с.: ил. ISBN 5-8365-0128-9 Булатов А.И., Долгов С.В., Спутник буровика: Справочное пособие: В 2 кн. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. – ил. ISBN 5-8365-0128-8 Срок выполнения проекта:_____________________________________________ Срок защиты:________________________________________________________ Дата сдачи курсового проекта на кафедру:________________________________ Руководитель проектирования_____ Долгов Сергей Викторович________ (ученое звание, Ф.И.О.) Задания принял к исполнению студент Ревва Андрей

Содержание

КНГД.130504.3450.ПЗ

1. Общие сведения……………………………………………4

2. Основные формулы для расчета обсадных труб………………………………………………………………5

3. Запасы прочности, рекомендуемые при расчетах обсадных колонн…………………………………………..6

4. Исходные данные для расчета кондуктора….7

5. Расчет кондуктора.……………………………………….8

6. Результаты расчета……………………………………..10

7. Эпюра избыточных давлений………………………11

1. Общие сведения

Обсадные колонны применяются для компоновки направлений, кондукторов, промежуточных технических колонн и эксплуатационных колонн. В зависимости от назначения колонны изменяются условия ее работы. В наиболее тяжелых условиях находится эксплуатационная колонна.

При спуске, цементировании и последующих работах в колонне возникает ряд напряжений, главнейшими из которых являются:

1. Растяжение от собственного веса.

2. Смятие от давления столба бурового раствора, находящегося в затрубном пространстве, и от давления обваливающихся горных пород из стенок скважины.

3. Внутреннее давление, возникающее при цементировании или фонтанировании скважины.

4. Сжатие, возникающее при частичной разгрузки обсадной колонны от растягивающих усилий вследствие установки ее на забой скважины.

5. Температурные напряжения, возникающие в ЭК при работе скважины.

Многолетняя практика свидетельствует, что наиболее вероятным видом нарушения прочности обсадных колонн от растягивающих усилий является расстройство муфтовых соединений обсадных труб.

Помимо перечисленных основных усилий, действующих на обсадную колонну, величина которых может быть с достаточной точностью определена, в обсадных трубах возникают еще дополнительные напряжения:

- от расхаживании колонны при прихватах;

- при резком торможении во время спуска колонны;

- при изгибе колонны в искривленной скважине;

- при цементировании колонны и др.

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

2. Основные формулы для расчета обсадных труб

В зависимости от действующих усилий при расчетах обсадных колонн пользуются различными формулами.

1. Сминающее усилие Р_см трубы определяют по следующим формулам.

а) По формуле Г.М. Саркисова, учитывающей совместное влияние овальности и разностенности труб:

Р_см = 11k_mim {σ_p + E k₀ ² q (1+ 3e/ 4q³k_min) –

• σ_p + E k₀ ² q (1+ 3e/ 4q³k_min)]² - 4 E k₀ ² q σ_p } бар,

где k_mim = δ_min /D; k₀ = δ₀ / D; q = δq/ δ_min ;

D – наружный диаметр трубы, см;

δ_min – минимальная толщина стенки трубы, см;

δ₀ – условная расчетная толщина стенки разностенной трубы, см;

E – модуль упругости, равный 2,06 * 10⁵ МН/м² ;

σ_p – предел пропорциональности (принимается равным пределу текучести) металла трубы МН/м² ;

e – овальность трубы (для труб диаметром от 114 до 146мм = 0,020; для большего диаметра = 0,025).

2. Страгивающую нагрузку резьбового соединения Р_стр определяют по следующим формулам.

а) По формуле Ф.И. Яковлева:

Р_{стр =} 314 b₂ D₂ σ_p , н

1+ (D₂/2l) (ctg (y +φ) ]

где D₂ – средний диаметр по первой полной нитке, находящейся в зацеплении (пятая нитка от сбега резьбы), см;

b₂ – толщина стенки трубы по впадине первой полной нитки резьбы, находящейся в зацеплении, см;

σ_p - предел пропорциональности (текучести) металла трубы, МН/м²;

l - длина резьбы до основной плоскости, см;

y - угол, составленный опорной поверхностью резьбы, с осью трубы

(y = 62,5⁰);

φ - угол трения металла о металл (φ = 18⁰).

Для труб с «длинной» резьбой, у которых средние площади поперечных сечений муфты больше средних поперечных сечений труб, т.е. F_м ˃ F_т рассчитывают по сечению пятого рабочего витка, находящегося в зацеплении, по формуле: Р_{стр = 314 D2} δ₂ σ_т, н,

где _D2 = d + δ₂ ; и δ₂ = δ – 0,5t – z, см; z – уменьшение толщины стенки в расчетном сечении в зависимости от конусности резьбы, см;

l – высота нарезки резьбы, см.