Бурение скважин на нефть и газ

курсовая работа

1.2 Расчет эксплуатационной и технической колонн на прочность

1. Растяжение от сил собственного веса колонны - Pстр.

2. Под действием сил внешнего давления Pсм. - сминающие усилия, со стороны горной породы и плотности бурового раствора или цементного раствора.

3. Разрушение под действием внутреннего давления - в процессе вскрытия перфорации обсадных колонн - Pвн.

Материалы стали, из которых изготавливаются обсадные колонны:

С

Д

К

Е

Л

М

Р

Т

Ур.

32

38

50

55

65

75

95

100

Толщина стенки д=(6,5-12)мм.

Кондуктор рассчитывается (при глубине спуска до 100 м.) на максимальное понижение уровня жидкости в нем, и если глубина спуска кондуктора более 400 м. на страгивание.

Колонны любого диаметра, спускающиесяся на глубину до 400 м., подбираются без рассчета из труб стали Д с минимальной толщиной стенки, находящейся в стандарте для данного диаметра труб. Промежуточная колонна рассчитывается на Pстр. и Pвн. Эксплуатационная колонна рассчитывается на Pстр., Pвн. и Pсм..

Lк = (V1/V) + 10м.

где V1=(П/4)*(Д2б.т - d2вн.б.т)*Lпр.к - максимальный объем бурильной трубы для бурения под следующую колонну

V=(П/4)*d2вн.к (м3)- объем 1-го метра кондуктора

Расчет промежуточной колонны:

Дано: Дп.к = 168,3мм.;

Lп.к = 1960м.;

с = 1,2 г/см3.

Найти: Рстр, Рвн. Решение:

1) Кстр < Рстр/уп.к - коэффициент запаса прочности на стягивание (при Д < 219мм., Кстр=1,1 ; при Д > 219мм., Кстр=1,15).

2) Lп.к = Рстр/Кстр*qп.к = 73000/1.1*26,8 = 73000/29,48 = 2476 м. (Рстр, qп.к взяли из таблицы прочностных характеристик обсадных труб)

- Выбираем трубы с минимальной толщиной стенки, материал труб Д

- Рассчитываем возможную глубину спуска выбранной колонны

3) Условие прочности колонны:

Рвн > Квн*Рвн.ф

где Квн = 1,5 (для промеж. колонны),

Рвн.ф = ((hц - hо)/10)*( сц.р - сг.р) + (L п.к/100) + 20 = ((1960 - 20)*(1,85 - 1,2)/10) + (1960/100) +20 = ((1940*0,65)/10) + 39,60 = 165,7

где hц - высота цементирования колонны; hо - пенек (20м.); сц.р = 1,85 г/см3; сг.р = 1,2 г/см3.

Расчет эксплуатационной колонны на прочность:

Дано: Дэ.к = 114,3 мм., Lэ.к = 3000м., сн = 1,2 г/см3, сб.р = 0,85 г/см3, ИПП = 2840-2950 м. Найти: Рстр, Рвн, Рсм Решение:

1) Найдем Рсм

Толщина стенки бмм.

6

7

8

9

Рсм, материал: Д

240

315

385

455

Рсм, материал К

485

Из таблицы принимаем самый дешевый материал: "Д" и рассчитываем для него

Lmax = 10*Рсм/Ксм* сб.р : Lmax1 = 10*240/1,15*1.2 = 1739м. - сталь Д Lmax2 = 10*315/1,15*1.2 = 2283м. - сталь Д Lmax3 = 10*385/1,15*1.2 = 2790м. - сталь Д Lmax4 = 10*455/1,3*1.2 = 2917м. - сталь Д Lmax5 = 10*485/1,3*1.2 = 3108м. - сталь К

Марка стали

Толщина б, мм

Глубина, м

Длина секции l, м.

q1, кг/м

Вес секции q*l, кгс.

Вес колонны от забоя

от

до

1

Д

6

0

1739

1739

16,4

28520

54475

2

Д

7

1739

2283

544

18,9

10282

25956

3

Д

8

2283

2790

507

21,4

10850

15674

4

Д

9

2790

2917

127

24,0

3048

4824

5

К

8

2917

3000

191

21,4

1776

1776

2) Найдем Рстр.

д, мм.

6

7

8

9

8

Материал

Д

Д

Д

Д

К

Рстр.ст

45

56

67

80

88

Gфак. = Gэк. + Gдоп.тс где Gдоп. = (Ргидр. + Рстоп.)*П*d2вн/4

Ргидр. = 0,02*Lэк. + 16 = 0,02*3000+16 = 76 атм.

Рстоп. = (15-20) атм.

Ш Gдоп. = (76+20)*0,785*96,04 = 7237 кгс = 7,3т.

Ш Gфакт. = 54475 + 7237 = 61712,7 кгс.

Кстр. ? Рстр./Gфакт. где Кстр. = 1,15

Ш 45/61,7 = 0,729 ? Кстр.

Ш 45/(61,7-28,52) = 1,356 ? Кстр.

Т.к первое значение не сходится, то следует материал 1-ой трубы и толщину стенки заменить: материал К; толщина стенки = 7мм.

Квн. ? Рвн./Рфакт. где Квн. = 1,5; Рвн. = 465; Рфакт. = 290

Рвн./Рфакт. = 465/290 = 1,6 Кстр.

Делись добром ;)