9.1. Обсадные колонны.

9.1.1. Расчет обсадных колонн.

Расчет обсадных колонн гидрогеологических (водозаборных) скважин в настоящем проекте произведен применительно нефтяным скважинам в соответствии с “Инструкцией по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин”, М., 1997г. (АООТ “ВНИИТнефть”) [38], нижеименуемой инструкцией, с учетом требований ПБ 08-624-03 “Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности”, M., 2003г., Госгортехнадзор России [4], а также с учетом требований “Инструкции по испытанию обсадных колонн на герметичность”, Москва, 1999г., АООТ “ВНИИТнефть” [40].

Расчет обсадных колонн производится по максимальным значениям избыточных наружных и внутренних давлений, а также осевых нагрузок (при бурении, опробовании, эксплуатации и др. работах), при этом учитывается раздельное и совместное их действие.

В результате расчета определяются конструкции обсадных колонн (типоразмеры труб по секциям, их длина и масса).

Исходные данные для расчета обсадных колонн сведены в таблицы 9.1.1, 9.1.2.

9.1.1.1. Расчет избыточных давлений.

9.1.1.1.1. Избыточные наружные давления Pни_z.

В общем случае избыточные наружные давления Pни_z определяются как разность между наружными Рн_z и внутренними Pв_z давлениями по формуле (2.15) или (3.6) инструкции:

Pни_z=Pн_z-Pв_z;

При расчетах избыточных наружных давлений Pни_z значения наружных Pн_z и внутренних Pв_z давлений определяют для одного и того же момента времени:

А. Момент окончания цементирования:

Значения избыточных наружных давлений Рни_z определяются для:

а) момента окончания продавки цементных растворов:

- в незацементированной зоне 0 < Z < h;

Pни_z=10^-6 (_p -_в)Z (2.16)

- в зацементированной зоне 0 < Z < L;

Pни_z=10^-6 [( _ц -_в)Z-(_ц -_р)h] (2.17)

б) момента истечения срока ОЗЦ цементных растворов для скважин с нормальными условиями бурения и эксплуатации:

- в зацементированной зоне 0 < Z < L;

Pни_z=10^-6 [(_ц - _в) L-( _ц - _р) h+_вН] (1-К),

где: К - коэффициент разгрузки цементного кольца.

Б. Для кондукторов нефтяных и гидрогеологических скважин:

Значения наружных Pн_z и внутренних Pв_z давлений для расчетов избыточных наружных давлений Pни_z определяют дополнительно к пункту А (см. выше) при нефтеводопроявлениях при бурении под следующую колонну.

Значения избыточных наружных давлений Pни_z определяют по формуле (3.6) инструкции.

Наружные давления Pн_z выбирают наибольшие из рассчитанных по формулам:

- в незацементированной зоне 0 < Z < h по формуле (2.6) инструкции:

Pн_z=10^-6 _p Z

- в зацементированной зоне в интервале перекрытом предыдущей колонной 0 < Z < L_о по формуле (2.7) инструкции:

Pн_z=10^-6 [(_p h + _г.с. (Z-h)],

где: _г.с.=1,1 г/см³ плотность гидростатического столба воды;

- в зацементированной зоне открытого ствола:

При наличии действия пластового давления (напорный) по формуле (2.8):

Pн_z=P_пл Z;

При наличии пород, склонных к текучести по формуле (2.12):

Pн_z = 10^-6 _n Z,

где: _n - плотность пород;

При отсутствии влияния пластового давления (Р_пл < Р_г.ст) и отсутствии пород, склонных к текучести по формулам (2.6, 2.7).

Во всех случаях наружное давление Pн_z не может быть меньше гидростатического давления столба воды с плотностью _г.c.=1,1 г/см³.

Внутренние давления Pв_z выбираются минимальными из определенных по формулам:

- при нефтеводопроявлениях и открытом устье по формуле (3.5) инструкции:

Pв_z = 10^-6 _в Z;

В. Для эксплуатационных колонн-хвостовиков (потайных колонн) для нефтяных и гидрогеологических скважин:

Избыточное наружное давление на потайную колонну в момент окончания цементирования с подъемом тампонажного раствора по всей длине такой колонны рассчитывают по формуле (6.1) инструкции:

при l_о  Z  L

В нормальных условиях бурения (отсутствуют поглощения, проявления, т.е. Н=0; Р_у = 0) после спуска и цементирования потайной колонны избыточное наружное давление в интервале глубин от башмака предыдущей колонны L_о до башмака потайной колонны L составляет:

при L_о  Z  L, (6.2)

где: Рн_z – наибольшее из значений давления, определенных по пп. 2.4-2.7 инструкции.