Построение эпюры внутреннего избыточного давления

Для построения эпюры внутреннего избыточного давления исходной является эпюры наружного давления, и для сопоставления подбираются условия нагружения колонны, при которых внутреннее давление будет максимальным.

Избыточное внутреннее давление на глубине z (p_виz) в общем случае определяют как разность между внутренним и наружным давлениями, установленными для одного и того же момента времени.

p_виz = p_нz - p_нz=68,8-35,98= 32,82 МПа,

где:

Р`_вz - внутреннее давление при испытании колонн на герметичность;

P_нz - наружное давление (учет горного давления не производится).

Избыточное внутреннее давление Р_виz на любом участке обсадной колонны не должно превышать допустимого Р_т, определенного по формуле Барлоу, с учетом запаса прочности согласно ГОСТ 632-80.

Р_т=2СТ/Д_обс= 2*200*0,009/0,377=9,55 МПа

р_в.иР_т / n₂=9,55/1,45=6,58 МПа ,

где n₂- коэффициент запаса прочности на внутреннее давление.

Таким образом, небольшие отклонения в избыточном внутреннем давлении согласно установленному ГОСТу компенсируются запасом прочности.

Наибольшее давление, которое может возникуть 88,6 МПа. Таким образом, подходящей для труб диаметром 377 мм будет сталь группы прочности Р с толщиной стенки 12 мм.

Расчет кондуктора

Данные необходимые для расчета: диаметр обсадной колонны 530 (мм), диаметр ствола 600 (мм), глубина спуска колонны составляет 200 метров, плотность бурового раствора = 1100 кг/м³. Интервал установки предудыщей колонны (направляющей) 0-20 м.

Сведения о цементировании колонны: глубина до уровня цемента за колонной 0 метров, плотность цементного раствора 1200 кг/м³, коэффициент аномальности в горизонте 0,93; индекс давления поглощения в интервале - 1,36; плотность жидкости поступающей в скважину в конце эксплуатации (плотность промывочной жидкости)1100 кг/м³.

Расчет наружного давления

На устье около цемента наружное давление бурового раствора за колонной будет отсутствовать, в связи с чем расчеты на глубине 0 м не производятся.

p_н-0=_б.р. · g · h_ц= 200·9,8·0·10^-6=0 МПа;

До затвердевания цементного раствора наружное давление по всей длине колонны (h  z  H) на глубине h определяется на момент окончания процесса продавливания тампонажного раствора и рассчитывается с учетом давления составного столба промывочной жидкости и тампонажного растворов.

p_нz=_пж. g . H + _цр. g .( z-h) = 1100·9.8·200+1200·9.8·(0-0)=2,16 МПа

На глубине 20 м низа (башмака) направляющей колонны наружное давление будет следующее:

p_н-20=p_н-0+1100·9,8(20-0) ·10^-6=2,37 МПа;

На глубине 200 м в кровле проницаемого пласта

p_н-200=p_н-20+1100·9,8(200-20) ·10^-6 = 4,31 МПа;

В интервале проницаемого пласта с k_a=0,93:

Давление у кровли пласта:

p_кр=k_a·ρ_в·g·h_кр=0,93·1000·9,8·200=1,83 МПа;

Давление у подошвы принимается за то же значение что и давление у кровли, т.к. кондуктор не входит в нижележащий пласт.

p_под=1,83 МПа

Среднее арифметическое наружного давления будет равным:

р_пр=1,83