Расчет эксплуатационной колонны на смятие. Методы расчета
При расчете обсадных колонн на смятие необходимо чтобы выполнялось условие:
,
где: 
- допустимое избыточное наружное давление, при котором напряжения в теле трубы не будут превышать предела текучести:
;
- избыточное наружное давление, рассчитанное по формуле Саркисова, при котором напряжения в теле трубы равны пределу текучести,
- коэффициент запаса прочности на смятие, принимается равным 1
Для интервала, расположенного против эксплуатационного объекта, представленного неустойчивыми породами принимается равным 1,15-1,3.
Существующие методики расчета отличаются между собой расчетом наружного давления.
Методика ВНИИТнефти
В основу положены следующие исходные положения.
1. Наружное давление на колонну в нецементированном интервале создается столбом промывочной жидкости 
.
2. В цементируемом интервале наружное давление создается составным столбом тампонажного раствора и промывочной жидкости. В конечный момент цементирования оно равно:
.
где: h - глубина кровли цементного камня.
3. Схватывание и твердение происходит без объемных изменений, поэтому наружное давление на колонну в период твердения остается неизменным.
4. Цементный камень и окружающие горные породы являются упругими телами с одинаковыми модулями упругости и коэффициентами Пуассона, поэтому их можно рассматривать как единую упругую систему.
5. При уменьшении давления внутри колонны наружное также снижается: вызванная уменьшением внутреннего давления радиальная деформация происходит без нарушения целостности сцепления цементного камня с колонной.
Для упругих пород относительная деформация подчиняется закону Гука:
.
Рассматривая задачу как плоскую, т.е. 
имеем:
.
Подставив значения 
и 
, из формулы Лямэ имеем:
.
Приняв, что 
, а изменение на поверхности 
, имеем:
.
Поскольку принято, что отрыва обсадной колонны не происходит, то 
и решая имеем:
,
где: 
,
Обычно принимают Ккр = 1,25.
Пусть внутреннее давление в колонне в конце цементирования равно 
. После снижения давления в колонне на величину 
внутреннее давление стало равным 
, а наружное давление 
, тогда избыточное наружное давление:
.
Найдем значения 
и из условия момента окончания цементирования:
,
где: 
- устьевое давление можно определить из условия равенства давлений на забое 
(при 
).
,
.
Тогда избыточное наружное давление:
Внутреннее давление в конце освоения скважины 
, 
- плотность жидкости в скважине:
.
По методике ВНИИТнефти избыточное давление у башмака колонны, т.е. при :
.
Считают, что распределение в зацементированной зоне линейно, то для любого сечения справедливо:
.
В рассмотренной методике ошибочны следующие положения - постоянство наружного давления в процессе твердения тампонажного раствора, - одинаковые упругие характеристики горной породы и цементного камня, - не возможность нарушения целостности цементного камня с породой.
В свете этого МИНХ и ГП предложил свою методику, согласно которой они представляют, что цементный камень обладает весьма высокой проницаемостью и считают необходимым принимать в случае устойчивых пород за наружное давление пластовое в соответствующих горизонтах. При установке пакера в надпакерной зоне:
,
где: 
- плотность жидкости затворения в подпакерной зоне
Внутреннее давление рассчитывается аналогично. Для разведочных скважин учитывают возможность полного опорожнения колонны, т. е., принимают 
.
5.8. Расчет эксплуатационной колонны на внутренней давление (разрыв)
В основу расчета положено, что под действием избыточного внутреннего давления колонна не разрушится, если соблюдается следующее соотношение:
,
,
где: 
- для труб до 219 мм = 1,15; для большего диаметра 1,52.
Наибольшее внутреннее давление в колонне будет в момент опрессовки:
.
По методике ВНИИТнефти:
,
- будет разность между внутренними давлениями в момент опрессовки и. в конце цементирования:
.
Тогда избыточное внутреннее давление у башмака колонны:
.
Приняв, что распределение давления имеет линейный характер, можно записать, что в зоне цементирования
,
- избыточное внутреннее давление над кровлей цементного раствора:
.
Методика МИНХ. и ГП
За счет эффектов зависания за наружное давление принимается вес столба дисперсной среды.
Учитывая нарушения целостности сцепления цементного камня с колонной предлагается за наружное давление брать пластовое.
В интервалах, где имеется несколько колонн к. з. п. предлагается понизить.