Обратная связь

II. Пример расчета эксплуатационной колонны для газовой скважины

Задача 2. Рассчитать эксплуатационную колонну диаметром 168 мм для газовой скважины при следующих условиях: L = 2500 м; h = 0; р_пл = 30 МПа (период ввода скважины в эксплуатацию).

р_пл = 1,0 МПа (при окончании эксплуатации); ρ_б.р = 1,45 г/см³; ρ_ц.р = 1,8 г/см³; ρ_о.ж = 1,0 г/см³; Т₃ = 363 К; Т_у = 323 К; Т_ср = 343 К; ρ_г.отн = 0,6; m = 0,8; k = 0,25.

Зона эксплуатационного объекта 2500 – 2200 м; породы неустойчивые.

Решение:По рис. 1 выбираем расчетную схему V.

Определяем избыточное наружное давления в точках:

1: z = 0; р_Н.и_z = 0;

2: z = 2500 м;

Строим эпюру АВ (рис. 3, а).

Определяем избыточные внутренние давления в точках:

а: z = 0; р_в.и_z = 1,1р_у или р_в.и_z = р_оп

По табл. 2 р_оп = 9 МПа

;

Рис. 3

Так как 27,5>9,0, принимаем р_в.и_z = 27,5 МПа.

б: z = 2500 м;

Строим эпюру АВ (рис. 3, б).

Определяем величину n_кр×р_Н.и_L в зоне эксплуатационного объекта, для которого n_кр = 1,3:1,3∙33=42,9 МПа.

Такому давлению соответствуют трубы группы прочности К с δ=11 мм, для которых р_кр = 43,8 МПа (табл. 3). Учитывая небольшую длину интервала эксплуатационного объекта, принимаем l₁=300 м.

Вес 1-й секции Q₁ = 130500 Н = 0,1305 МН (табл. 7).

Находим внутреннее избыточное давление на глубине

L-l₁ = 2500-300=2200 м по эпюре (рис. 3, б): р_в.и_z = 8,2 МПа. В соответствии с табл. 2 эта величина должна быть не менее 9 МПа.

Определяем коэффициент запаса прочности на внутреннее давление для труб δ=11 мм из стали группы прочности К.

Для труб 2-й секции наружное избыточное давление на глубине 2200 м по эпюре (рис. 3) составляет р_в.и_z=29 МПа. Этому давлению соответствуют трубы группы прочности Д с δ=10 мм, для которых р_кр=30 МПа (табл. 3) и р_вд = 39,5 МПа (табл. 6).

Для 3-й секции берем трубы группы прочности Д с δ=9 мм (р_кр=25,1 МПа; р_вд=35,6 МПа). По этой эпюре (рис. 3, а) находим, что допустимая глубина спуска труб с δ=9 мм составляет l_доп9Д=1865 м.

Тогда длина 2-й секции (δ=10 мм)

м.

Вес 2-й секции (δ=10 мм) Q₂ = 133700 Н = 0,1337 МН.

Внутреннее избыточное давление для труб 2-й секции на глубине 1865 м по эпюре (рис. 3, б) равно 11,5 МПа. Следовательно, п_в = 39,5/11,5 = 3,43>>1,15.

Для 4-й секции принимаем трубы группы прочности Д с δ=8 мм (р_кр = 20,2 МПа; р_вД = 31,6 МПа). По эпюре (рис. 3, а) р_кр = 20,2 МПа соответствует глубине l_доп.8Д = 1490 м. Длина 3-й секции (δ=9 мм) м; вес ее Q₃= 135700 Н = 0,1357 МН.

Внутреннее избыточное давление на глубине 1490 м составляет 14,5 МПа (рис. 3, б). Таким образом, п_в = 35,6/14,5=2,4>>1,15.

Для 5-й секции берем трубы группы прочности Д с δ=7 мм (р_кр = 15,3 МПа; р_вд = 27,7 МПа; р_стр = 0,8 МП; q₇ = 287 Н). По эпюре (рис. 3, а) находим, что давлению 15,3МПа соответствует глубина l_доп.7Д = 1200 м.

Длина 4-й секции м; вес ее Q₄ = 94300 Н = 0,0943 МН.

Избыточное внутреннее давление на глубине 1200 м равно 17,5 МПа (рис. 3, б); тогда для труб 4-й секции (δ=8 мм) п_в = 31,6/17,5=1,81>1,15.

Вес четырех секций:

Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄ = 0,1305+0,1337+0,1357+0,00943=0,4942 МПа.

Длину 5-й секции (δ=10 мм) определяем с учетом растяжения

м.

Вес 5-й секции Q₅ = 201470 Н = 0,20147 МН.

Избыточное внутреннее давление на уровне верхней трубы 5-й секции на глубине м по эпюре (рис. 3, б) равно 23,5 МПа. Тогда коэффициент запаса прочности на внутреннее давление п_в = 27,7/23,5=1,18>1,15.

Вес пяти секций составляет 0,4942+0,20147=0,69567 МН.

Для 6-й секции берем трубы группы прочности Д с δ=8 мм (р_вд = 31,6 МПа; р_стр=0,95 МПа; q₈=325 Н)

м, а Q₆ = 131000Н=0,131 МН.

Избыточное внутреннее давление на глубине (498 - 403)м = 95 м составляет 27 МПа (рис. 3, б). Соответственно п_в=31,6/27,0=1,17>1,15.

Вес шести секций равен 0,69567+0,131=0,82667 МН.

Для 7-й секции выбираем трубы группы прочности Д с =9 мм, дл которых =35,6 МПа; =1,1 МН; =362 Н.

Длина 7-й секции

м.

Принимаем длину 7-й секции 95 м; вес ее МН. Следовательно, >1,15.

Общая длина колонны (300+335+375+290+702+403+95)=2500 м; ее общий вес =0,82667+0,0344=0,86107 МН.

Результаты расчетов сводим в табл. 12

Таблица 12

Номер секций снизу вверх	Толщина стенки , мм	Группа прочности стали	Интервал спуска труб, м	Длина секции,м	Вес 1 м трубы, Н	Вес секции, МН
		К Д Д Д Д Д Д	2200-2500 1865-2200 1490-1865 1200-1490 498-1200 95-498 0-95			0,1305 0,1337 0,1357 0,0943 0,20147 0,131 0,0344
Всего	0-3000		-	0,86107

По данным таблиц произвести расчет эксплуатационной колонны соответственно для нефтяной и газовой скважин (по вариантам) профиль скважин вертикальный:

Таблица 13 (нефтяная скважина)

Номер варианта параметры

1. Глубина L, м
2. Расстояния от устья до уровня жидкости в колонне, Н, м
3. Расстояния от устья до уровня тампонажного раствора h, м
4. Плотность: ( г/см³)
- цементного раствора за колонной r_ц.р, г/см³	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85	1,85
- бурового раствора за колонной, r_б.р, г/см³	1,3	1,3	1,3	1,3	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4
- опрессовочной жидкости r_ож, г/см³	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
- жидкость в колонне, r_в, г/см³	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85
5. Пластовое давление Р_пл, МПа
6. Коэффициент разгрузки цементного кольца, k	0,25	0,25	0,25	0,25		0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
7. Зона эксплуатационного объекта, м	2800-2600	2850-2700	2900-2700	2950-2750	3000-2800	3050-2850	3100-2900	3150-2950	3200-3000	3250-3050

Таблица 14 (газовая скважина)

Номер варианта параметры

1. Глубина L, м
2. Расстояния от устья до уровня жидкости в колонне, Н, м
3. Расстояния от устья до уровня тампонажного раствора h, м
4. Плотность: ( г/см³)
- цементного раствора за колонной r_ц.р, г/см³	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
- бурового раствора за колонной, r_б.р, г/см³	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45	1,45
- опрессовочной жидкости r_ож, г/см³	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
5. Пластовое давление Р_пл, МПа
- период ввода скважины в эксплуатацию
- при окончании эксплуатации	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
6. Абсолютная температура газа, Т (К):
- на забое, Т_з
- на устье, Т_у
- средняя, Т_ср
7. Относительная плотность газа по воздуху, r_г.отн	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6
8. Коэффициент сжимаемости газа т	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
9. Коэффициент разгрузки цементного кольца, k	0,25	0,25	0,25	0,25		0,25	0,25	0,25	0,25	0,25
7. Зона эксплуатационного объекта, м	2800-2500	2850-2550	2900-2600	2950-2650	3000-2700	3050-2750	3100-2800	3150-2850	3200-2900	3250-2950

1 23

ТОП 5 статей:

Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...