Расчет внутреннего давления в колонне

Давление на устье в период ввода в эксплуатацию:

p_у= p_пр.-_пл.·g ·h_кр.пр.=0,18-1100·9,8·0·10^-6=0,3-0=0,18 МПа;

при опрессовке колонны р_оп=0,93·0,18 = 0,18 МПа – это давление не может быть принято в качестве расчетного, так как согласно действующим требованиям безопасности эксплуатации нефтяных скважин рекомендуемое давление опрессовки для колонн 530 мм диаметра составляет р_оп= 6,5 МПа.

Минимально необходимое (нормативное) избыточное внутреннее

устьевое давление при испытании на герметичность (Р_{оп.норм}.). ГОСТ 632-80

Наружный диаметр колонны, мм	Значение Роп.норм, МПа
530	6,5

Минимальное давление у башмака колонны в период ввода в эксплуатацию

Р₄₀=_пл. · g ·h=1100·9,8·20·10^-6= 0,216 МПа

Тогда давление у бамшака в период опрессовки будет следующее:

Р₄₀=р_оп+_б.р. · g ·h= 6,5 +1100·9,8·20·10^-6=6,716 МПа;

В конце эксплуатации:

p`₄₀=_фл. · g ·(h-h_к)=1100·9,8·(20-0)·10^-6= 0,216МПа;

Построение эпюры наружного избыточного давления

Так как скважина с нормальными условиями бурения и эксплуатации расчет избыточных наружных давлений в зацементированной зоне производится по составному столбу бурового и цементного растворов с учетом коэффициента разгрузки для сечения, расположенного у башмака обсадной колонны, по формуле:

р_ниL = [(р_гст.ц.р.+р_{гст.пр.ж}.)–р_{гст.нефт}.] . (1-К)= [(0,235+0,216) – 0,216] * (1-0,40)=0,141

МПа,

где: р_гст.ц.р – гидростатическое давление цементного раствора за

обсадной колонной;

р_{гст.пр.ж.} - гидростатическое давление цементной жидкости за

обсадной колонной;

р_{гст.нефт.} – гидростатическое давление столба нефти в скважине;

p_н.и-40=0,141 МПа;

По разностям наружнего и внутреннего давлений в характерных точках строится эпюра наружнего избыточного давления.

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`_вz =0,45-0,141=0,309 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*0,01/0,6604=6,06 МПа

р_в.иР_т / n₂=6,06/1,45=4,18 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 8,66 МПа. Таким образом, подходящей для труб диаметром 660,4 мм будет сталь группы прочности К с толщиной стенки 11 мм.