Материал: Трубы нефтяного сортамента

S = О, 1• 1O~3'-у Н .

В случае полного замещения раствора газом (Н= 1)

РВг = рпл/еs ;

в) при бурении под следующую колонну с-использованием утя"

желенного раствора

Если удельный вес опреС'совочной жидкости УЖ окажется мень­

ше уа или Ун, то при определении избыточного наружного давления

вместо уа и Yk подставляют уж·

Расчет хвостовиков и колонны, спускаемых секциями

Избыточное наружное давление при газонефтепроявлениях

следующую колонну.

Пр'и испытании колонн на ,гермеl1ИЧНОСТЬ в один прием без ис­

пользования пакера избыточное внутреннее давление определяют

по формулам (11.21) и (11.22), в которых РУ определяют так ж€.

кцк и для промежуточных колонн.

При испытании с применением пакера

РВИz = 1,1 РВz - Рплz ,

где РВг рассчитывают по формулам (11.29) - (11.32).

271

Осевая нагрузка от собственного веса колонны

Осевая нагрузка определяется по теоретическому весу спущен­ ной колонны

Расчетные формулы

Сопротивляемость труб избыточному наружному давлению оп­

ределяется давлением, при котором наибольшее напряжение дости­ гает предела текучести материала труб. Критическое давление

~МПа) рассчитывают по формуле Г. М. Саркисова

(11.39)

где kшill=Smm/D, ko=so/D; D-наружный диаметр, мм; ар-предел

пропорциональности, принимаемый равным пределу текучести,

МПа; Е-модуль упругости, МПа; s-толщина стенки, мм; е­

овальность, наибольшее расчетное значение которой равно 0,01

для труб до 219 мм включительно, 0,015 для труб от 245 до 324 мм

и 0,02 - свыше 324 мм:

опытный коэффициент. В зависимости от величины k=s/D средние

значения с равны:

Обычно Ркр, определенное по (11.40), больше, чем рассчитанное по формуле (11.39).

Избыточное наружное давление для труб не должно превышать

допустимого

РИИz -< РКР/nl ,

где n] - коэффициент запаса прочности, принимаемый для секций

эксплуатационного объекта 1-1,3, а для остальных секций - 1 о.

~72

На сминающее давление влияет растягивающая нагрузка. Как

показали экспериментальные исследования, с увеличением растя­

гивающих напряжений и уменьшением толщины стенки сминающее

давление падает. С увеличением k влияние растягивающих напря­

жений на сминающее давление уменьшается. Исходя из имеющих.. ся экспериментальных данных, целесообразно для труб, растягива..

ющее напряжение в которых превышает 50% от предела текучести.

J-:оэффициент запаса на смятие увеличить на 10%.

Избыточное внутреннее давление, при котором напряжения в

трубе достигают предела текучести,

219 мм-l,15, свыше 219 мм-l,52.

Страгивающую нагрузку для труб с резьбой треугольного про..

273

Осевая растягивающая нагрузка, при которой напряжения в

теле муфты равны пределу текучести, определяется (кН) по фор­

муле А. Е. Сарояна

где D - средний диаметр муфты в плоскости последнего полного

. Битка резьбы, находящегося в сопряжении, мм; а - толщина стен­

'Ки муфты в П,10С'КОСТИ пqследнего ЛОлно,о витка резьбы, находяще­

гося в сопряжении, мм; d - средний диаметр резьбы в плоскости

последнего витка, находящегося в сопряжении, мм; t - рабочая

высота профиля резьбы, мм; ат - предел текучести, МПа.

Д~я колонн из труб с трапецеидальной резьбой допускаемая

нагрузка на растяжение [Р] опреде,lяется по формуле

где Рраз - разрушающая нагрузка; Пз= 1,8.

Разрушающие нагрузки определяются по формулам, приведен­ ным в приложении 13. Величины нагрузок даны в приложении 5 и 6.

Предельная осевая нагрузка Q при спуске колонны в клиновом

захвате определяется по формуле (4.37). Допускаемая наГРУЗI{а

Qo= Q')n4' Рекомендуемые величины коэффициента запаса: n~=

= 1,15~ 1,3 (П4= 1,3 для труб диаметром 178 !! более).

Расчет колонны для наКЛОНlfо-напраВJlенных скважин

Наружные и внутренние избыточные давления рассчитываются по формулам, приведенным выше для вертикальных скважин. При этом расстояние от устья до характерных точек L, h, Н определяют

по вертикали.

Растягивающая нагрузка определяется по весу колонны. Влия­ ние изгиба колонны учитывается при расчете на растяжение коэф­ фициентом запаса прочности, который вычисляется из выражения

для труб диаметром до 168 мм и 1,3 для труб диаметром 178 мм и

более; ао - интенсивность пространственного искривления, градус

на 10 м; D c - средний диаметр сечения в основной плоскости резь­ бы, м, 1- длина резьбы с полным профилем, м.

Во всех случаях п; не должен быть меньше значений, приве­ денных в табл. 11.2 для каждой группы размеров колонн.

274

Методика расчета колонн

На основании исходных данных определяют избыточные на·

ружные и внутренние давления на устье скважины и на глубинах Н, h, L, а также для интервалов, рассчитываемых по пластовому или горному давлению. Распределение давлений на этих интерва­ лах принимается линейным.

Для удобства расчетов избыточные давления по глубине сква·

подбирают трубы. Длину первой секции [, определяют по мощно­ сти эксплуатационного объекта. Затем рассчитывают коэффициент запаса прочности по внутреннему избыточному давлению д:rя верх­ ней трубы секций на глубине L,.

Определяют наружное избыточное давление на верхнем конце 1 секции, по которому подбирают трубы для 11 секции. Для под­ счета длины 11 секции [2 выбирают трубы для 111 секции, определя­

ют глубину их установки L2, тогда [2=L, - L2. Далее производят

расчет на внутреннее давление для верхней трубы 11 секции и т. д.

При этом одновременно определяют общий вес всех подобран­

ных секций Q, который должен быть меньше или равен допускае­ мой нагрузке. Если растягивающее напряжение больше 0,5Q, то

коэффициент запаса прочности n увеличивают на 10%.

Если длину секции определяют, исходя из осевой нагрузки, то дальнейший расчет на наружное давление не производят. Проме­

жуточные колонны рассчитываются по аналогичной методике.

На участках колонны, где возможен наибольший износ, допус­

кается увеличение толщины стенки труб 10-20 %.

Расчет натяжения обсадной колонны

После спуска и цементирования обсадной колонны производит­ ся обвязка _устья скважины. Верхний конец обсадной колонны за­

крепляют в колонной головке при помощи клинового захвата.

Натяжение рассчитывают для вертикальных колонн, для на­

клонно-направленных скважин - только для вертикального участ­

ка колонны.

В большинстве случаев для оборудования устья скважины об­

садную колонну после цементирования разгружают, что приводит

к сжатию колонны силой собственного веса. Разгрузка колонн,

особенно в глубоких скважинах, может привести к нарушению

прочности и гермеrnчности труб. На'иболее раЦIюнальный спосо,б

оборудования устья скважины - обвязка устья без разгрузки ко­

лонны, т. е. в растянутом состоянии.

На работу обсадной колонны в процессе освоения и эксплуата­

ции в значительной степени влияет усиЛ'ие, с которым была натяну­

та колонна при обвязке устья скважины. Натяжение колонны сле­

дует производить с таким расчетом, чтобы дополнительные усилия,

275