6.7.1. Избыточное внутреннее давление в газовых скважинах

Избыточное внутреннее давление определяют так же, как и для нефтяных скважин по формулам 26-32 (горное давление в расчетах не учитывается).

Значения и определяют по формулам 1 - 5.

Лекция 7. Порядок выбора конструкции эксплуатационной колонны.

По вышеприведенным формулам строят эпюры распределения наружных и внутренних давлений по глубине скважины (значения избыточных наружных и внутренних давлений рассчитываются для глубин H, h, L₀, L, S_i).

Определяв запас прочности h₁ на наружное избыточное давление для 1-й снизу секции колонны, вычисляют произведение и в соответствии с характеристикой подбирают трубы с , начиная с труб наименьшей группы прочности Д. Если трубы группы прочности Д не удовлетворяют условию прочности, то переходят к трубам более высокой группы прочности.

Для выбранных труб определяют запас прочности на внутреннее избыточное давление на глубине кровли эксплуатационного объекта мощностью . Если найденный запас окажется меньше допустимого, то подбор труб этой секции производят по избыточному внутреннему давлению.

По эпюре определяют наружное избыточное давление на верхнем конце 1-й секции (на глубине ) подбирают трубы с равным или близким по значению (в большую сторону) давлению на глубине , из которых и составляют 2-ю секцию.

Определяют значение для труб 2-й секции для условий двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса 1-й секции длиной .

Для полученного значения по эпюре определяют уточненную глубину спуска 2-й секции и уточненную длину 1-й секции . Определяют вес 1-й секции . Для определения длины 2-й секции необходимо выбрать трубы для 3-й секции с меньшей по сравнению со 2-й секцией прочностью. По эпюре найти глубину на которой расчетное наружное избыточное давление будет равно найденному значению.

Длина 2-й секции определяется из условия одноосного нагружения . Определяют величину для труб 3-й секции из условий двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих напряжений от веса I-й и 2-й секции .

Для получения значения по эпюре определяют уточненную глубину спуска 3-й секции и длину .

Определяют вес секции .

Далее производят расчет на внутреннее избыточное давление для верхней трубы 2-й секции. Если запас прочности окажется недостаточным, то длину 2-й секции определяют из расчета на внутреннее давление.

Для этого определяют допустимое внутреннее давление для труб этой секции, равное и по эпюре устанавливают глубину верхней границы секции.

Определяют окончательно вес 2-й секции .

Для определения длины 3-й секции необходимо выбрать трубы для 4-й секции, а по эпюре найти глубину на которой расчетное давление равно найденному.

Длина 3-й секции из условия одноосного нагружения равна . Определяют вес секции .

Определяют величину для труб 4-й секции для условий двухосного нагружения с учетом влияния растягивающих нагрузок от веса 1-, 2-, 3-й секции.

Для получения значения по эпюре определяют уточненную глубину спуска 4-й секции и длину . Определяют вес секции .

Производят проверочный расчет 3-й секции, на внутреннее давление.

Аналогично подбирают последующие секции колонны. При этом одновременно определяют общий вес всех уже подобранных секций и каждый раз проверяют условие , где - допускаемая осевая нагрузка для труб последней секции, кН.

Для труб с резьбой треугольного профиля [22] допускаемая нагрузка .

Для труб с резьбой трапецеидального профиля значения допустимых нагрузок Р приведены в соответствующих справочниках.

Если окажется близким к , длину последней секции, для которой толщина стенки подобрана из условий внешнего и внутреннего давления, определяют из расчета на растяжение по формуле:

Секция разграничивает обе части колонны, поэтому последующие секции подбирают с расчетом на растяжение из более прочных труб, для которых значение определяют по табличным данным труб, а затем по формуле вычисляют допустимую длину секции. Таким образом, для верхней части колонны секции подбирают до тех пор, пока общая длина всех подобранных секций не окажется равной глубине скважины или не превысит ее.

Подбираемые секции верхней части одновременно проверяют на избыточное внутреннее давление и при необходимости и на наружное давление.

Если интервал эксплуатационного объекта имеет большую длину, то в нем устанавливают несколько секций. Выбрав запас прочности , определяют произведение и подбирают трубы для 1-й секции, для которых .

Чтобы определить длину 1-й секции, необходимо выбрать трубы для 2-й секции (по самому близкому из меньших значений ), на эпюре найти глубину , на которой . Верхней границей 1-й секции будет , тогда, длина . Полученную длину уточняют с учетом двухосного нагружения.

Аналогично подбирают трубы для последующих секций, пока не перекроют весь интервал эксплуатационного объекта.

Последнюю в этом интервале секцию устанавливают до верхней границы эксплуатационного объекта, а подбор труб для последующих секций производят для n₁ = 1,0.

При подборе труб для секций обсадных колонн, испытываемых на герметичность с установкой пакера, дополнительно строят эпюру избыточных внутренних давлений.

Место, установки пакера и давление на устье при испытании определяются согласно инструкции по испытанию обсадных колонн на герметичность.