5. Обоснование схемы оборудования устья скважины

Цель данного раздела - определить необходимость использования противовыбросового оборудования (ПВО) и колонных головок (КГ) для нормальной проводки скважины. Критериями выбора ПВО являются максимальное давление, возникающее на устье скважины при полном замещении промывочной жидкости пластовым флюидом при закрытом превенторе, и диаметры проходных отверстий превенторов, позволяющих нормально вести углубление скважины или проводить в ней любые работы. При выборе колонных головок помимо максимального устьевого давления необходимо учесть диаметры всех обсадных колонн, обвязываемых с помощью колонной головки. При наличии в пластовом флюиде сероводорода необходимо выбирать ПВО и КГ в коррозионностойком исполнении. Максимальное давление, которое может возникнуть на устье скважины в случае закрытия превентора после начавшегося газо-, нефте-, водопроявления, определяется по формулам [1,2,12,18]. Выбор ПВО и КГ для оборудования устья скважины может проводиться по [12,13,19,23].

Необходимо обосновать и привести в пояснительной записке проекта схему обвязки устья скважины при вскрытии пласта с использованием выбранного комплекта ПВО. Типовые схемы обвязки устья приведены в [11,12,13].

6. Расчет обсадных колонн

Обсадные колонны в процессе цементирования и эксплуатации скважины подвергаются воздействию различных нагрузок, основными из которых являются:

• осевые растягивающие нагрузки от веса колонны;

• осевые сжимающие нагрузки от веса части колонны при ее посадке на уступ или забой;

• динамические нагрузки, возникающие при неустановившемся движении колонны;

• осевые статические нагрузки от избыточного давления и температуры;

• избыточные наружные и внутренние давления в затрубном пространстве и внутри обсадной колонны;

• изгибающие нагрузки из-за искривления колонны в результате потери устойчивости или при нахождении ее в искривленных участках ствола скважины.

Наиболее опасными являются осевые растягивающие, наружные и внутренние избыточные давления. Поэтому, в отечественной и зарубежной практике типы обсадных труб, марки стали и толщины стенок определяются из расчета на смятие (от действия наружного избыточного давления), расчета на разрыв (от действия внутреннего избыточного давления), расчета на страгивание (от действия растягивающих нагрузок). Аналогичные расчеты производятся после капитального ремонта скважины и ремонтно-изоляционных работ, при определении давления опрессовки, при чистке фильтра и т.д.

Расчет должен проводится согласно действующей инструкции, выпущенной в 1997 году [18]. Следует помнить, что она имеет отличия от ранее действовавшей инструкции, и расчеты обсадных колонн по методикам, описанным в литературе, изданной до 1997 г., могут быть неправильными.

В случае многоколонной конструкции скважины в курсовом проекте допускается проведение расчета одной или двух обсадных колонн (по согласованию с руководителем проекта).

На первом этапе расчета определяются наружные и внутренние избыточные давления, действующие на обсадную колонну. Необходимо иметь ввиду, что в разные моменты времени они могут иметь разные значения. Максимальная величина внутреннего избыточного давления обычно наблюдается при испытании обсадных колонн на герметичность или в конце продавки цементного раствора. Избыточные наружные давления максимальны при создании депрессии во время вызова притока или в конце эксплуатации (если она ведется без поддержания пластового давления). Для этого необходимо рассмотреть схемы уровней цементного и глинистого растворов, пластового флюида на начало и конец эксплуатации (рис. 6.1, 6.2, 6.3). Схемы приведены для вертикальных скважин. При расчете обсадных колонн в наклонно-направленных скважинах следует руководствоваться разделом 6.5 данного пособия. Согласно схем необходимо определить величины наружных и внутренних давлений на указанные моменты времени, а затем рассчитать и построить эпюры наружных и внутренних избыточных давлений.