Автоматизированный ключ буровой

курсовая работа

2.1 Расчет эксплуатационной колонны

- Диаметр эксплуатационной колонны

- Плотность цементного раствора

- Плотность бурового раствора ;

- Интервал с АВПД = 3850 - 4000 м;

- Пластовое давление в период ввода скважины в эксплуатацию

= 80 МПа;

- Пластовое давление при окончании эксплуатации = 5 МПа;

- Колонна должна быть зацементирована до устья.

Найдем избыточные наружные давления на заключительной стадии эксплуатации скважины.

Поскольку колонна зацементирована по всей длинне, избыточное наружное давление у устья .

На глубине Zc = 4000 м:

(1)

где h - высота верхнего цементируемого участка в обсадной колонне, м;

0,25 коэффициент нагрузки;

9,81 ускорение свободного падения, мІ/с;

;

МПа.

На глубине Z=3850 м:

(2)

=48,79 МПа.

Для определения избыточных внутренних давлений в период проверки герметичности колонны опрессовкой вычислим наибольшее давление у устья скважины в начальный период эксплуатации.

, (3)

где 850 средняя плотность пластовой нефти, кг/мі;

давление, МПа;

9,81 ускорение свободного падения, мІ/с.

; МПа.

Давление у устья при опрессовке колонны:

. (4)

Избыточное внутренне давление на глубине Zc = 4000 м:

, (5)

где

9,81 ускорение свободного падения, мІ/с;

4000*9,81*10*0,75;

16,42 МПа;

Построим эпюры избыточных внутренних и наружных давлений:

Рисунок 2.1 - Эпюры избыточных внутренних и наружных давлений

Вычислим необходимую прочность труб на разрыв в устьевом сечении:

, (6)

где , коэффициент запаса прочности на разрыв для труб диаметром 114-219 мм. .

Вычислим необходимую прочность труб на разрыв у башмака колонны:

, (7)

где

, коэффициент запаса прочности на разрыв для труб диаметром 114-219 мм. ;

Во избежание смятия, нижнюю секцию необходимо составить из труб, критическое давление которых:

Pкр ?, (8)

где , коэффициент запаса прочности на смятие для секций эксплуатационной колонны;

Pкр ?50,7*1,3=65,91 МПа.

Эту секцию можно составить из труб, критическое давление которых Pкр =68,7 МПа, а внутренне давление, при котором напряжение в теле трубы достигает предела текучести = 87,2 МПа. Это трубы группы прочности К с толщиной стенок 10.7 мм. Вес одного метра труб q=30,7 кг.

Длина нижней секции перекрывающий продуктивный пласт равно длине интервала с АВПД=4000-3850=150 м.

Вес нижней секции:

, (9)

где

9,81 ускорение свободного падения, мІ/с;

.

Во избежание смятия для второй снизу секции необходимы трубы для которых:

Pкр ?, (10)

где , коэффициент запаса прочности на смятие.

Pкр ? 48,8*1=48,8 МПа.

Эта секция составляется из групп прочности Д с толщиной стенок д=10.7 мм, для которых Pкр =49 МПа и = 80 МПа.

Третью секцию составим из труб группы прочности Д с толщиной стенок 10.7 мм для которых Pкр =49 МПа и .

Допустимая глубина спуска третьей секции:

2750 м. (11)

Тогда длина второй секции:

.

Вес второй секции:

.

Четвертая секция составляется из труб группы прочности Д с д = 9,2 мм, для которых Pкр=40,4 МПа и .

Допустимая глубина спуска этой секции:

2125 м. (12)

Длина третьей секции:

.

Вес третьей секции:

.

В нижнем сечении четвертой секции напряжение осевого растяжения:

(13)

где ;

.

Определим фактический коэффициент запаса прочности на смятие:

(14)

где - предел текучести, МПа.

Так как неравенство (14) выполняется, то коэффициент запаса прочности на смятие достаточен.

Глубина верхнего сечения четвертой секции:

; (15)

.

Вычислим допустимую глубину четвертой секции:

, (16)

где - допустимая растягивающая нагрузка при которой напряжение в теле трубы достигает предела текучести, кН;

; (17)

.

Округляем до .

Вес четвертой секции: .

Для пятой секции выбираем трубы из стали группы прочности Д с толщиной стенки д = 10,7 мм , тогда:

;

Округляем до .

Вес пятой секции:

Для шестой секции трубы из стали группы прочности М с толщиной стенки д=10,7 мм, , тогда:

.

Достаточной является длинна шестой секции 1045 м.

Вес шестой секции: .

Таблица 2.1 - Конструкция эксплуатационной колонны

Номер секции

Интервал глубин, м

Длина секции, м

Группа прочности

Толщина стенки, мм

Вес, кН

1

4000-3850

150

К

10.7

45.18

2

3850-2750

1100

Д

10.7

331.28

3

2750-2125

625

Д

10.7

188.23

4

2125-1595

530

Д

9.2

138.82

5

1595-1045

550

Д

10.7

165,64

6

1045-0

1045

М

10.7

314.72

Итого

4000

1183.87

Делись добром ;)