Определение внутренних и наружных избыточных давлений.

Определение внутренних давлений

Для нефтяных скважин: Pвz= PплL - rн g (L – z) при 0 £ z £ L

Pвz = 0 при 0 £ z £ Н

Pвz = rн. g (z - Н) при Н £ z £ L.

Для газовых скважин: Рвz = Pпл·L/еS при 0 £ z £ L

При начале эксплуатации нефти: при Н £ z £ L;

при 0 £ z £ Н,

Определение наружных давлений

Pн_z=r_пж^.g^.z при 0 £z£h,

Pн_z=r_пж^.g^.h + r_цр^.g^.( z-h)

Pн_z=r_пж^.g^.h + r_гс . g. (z – h) при h£z£L

Pн_z = r_гп ^.g^.z

Определение избыточных давлений

Рни_L = [(Pгст.ц.р. + Ргст.пр.ж.) – Ргст.нефт.] ^. (1-К),

где: Pгст.ц.р – гидростатическое давление цементного раствора за обсадной колонной; Ргст.пр.ж. - гидростатическое давление промывочной жидкости за обсадной колонной;

Ргст.нефт. – гидростатическое давление столба нефти в скважине; К - коэффициент разгрузки цементного кольца.

Рви = {(1,1Ру + r_ож . gL) – [r_ц . g . (L – h) + g_пж. gh]} (1 – K)

Принципы расчета обсадных колонн для нефтяных скважин.

Основные принципы расчета обсадных колонн состоят в следующем.

Расчет на действие наружного избыточного давления.

Избыточное наружное давление Рни_z для труб рассчитываемой секции не должно превышать допустимого с учетом запаса прочности:

Рни_z£ Ркр / n₁ ;Рни_z£ Р¢кр / n₁, (6.22)

где: n₁- коэффициент запаса прочности на смятие;

Ркр – критическое наружное давление, при котором напряжения в теле трубы достигают предела текучести. Определяются по формуле Саркисова, приведены в [18, 25] и приложении 2;

Р¢кр – критическое давление для труб с учетом растягивающих нагрузок

Р¢кр = Ркр ( 1 – 0,3^.Q/Qт).

Q – осевая растягивающая нагрузка от веса (в воздухе) нижерасположенной части колонны;

Qт – растягивающая нагрузка, при которой напряжения в теле трубы достигают предела текучести, приведена в [11] и приложении 3 данного методического пособия.

Расчет на внутреннее избыточное давление.

Избыточное внутреннее давление Рви_zна любом участке обсадной колонны не должно превышать допустимого Рт, определенного по формуле Барлоу, с учетом запаса прочности. Значения Рт приведены в [11, 16], а для наиболее распространенных типоразмеров труб, приведены в приложении 4 данного методического пособия.

Рви_z£ Рт / n₂ , (6.23)

где n₂- коэффициент запаса прочности на внутреннее давление.

Расчет на растяжение.

В любом сечении вес нижерасположенной части обсадной колонны Q не должен превышать допустимого с учетом запаса прочности:

Q£ [ Р ], (6.24)

где: - [ Р ] = Рст / n₃;

Рст – страгивающая нагрузка, при которой напряжения в опасном сечении резьбового соединения достигают предела текучести, рассчитанная по формуле Яковлева, приведена в [11, 16] и приложении 5.

n₃ - коэффициент запаса прочности на страгивание для труб с треугольной резьбой.

Обсадные колонны в процессе цементирования и эксплуатации скважины подвергаются воздействию различных нагрузок, наиболее опасными из которых являются осевые растягивающие, наружные и внутренние избыточные давления. Поэтому, в отечественной и зарубежной практике типы обсадных труб, марки сталей и толщины стенок определяются из расчета на смятие (от действия наружного избыточного давления), расчета на разрыв (от действия внутреннего избыточного давления), расчета на страгивание (от действия растягивающих нагрузок).

При определении внутренних давлений (Рв), действующих на обсадную колонну, руководствуются следующими соображениями.

Для нефтяных скважин внутреннее давление на глубине z (Pв_z) в период ввода в эксплуатацию при закрытом устье определяют по формуле:

Pв_z= Pпл_L - r_н g (L – z) при0 £ z £ L. (6.6)

где r_н - плотность нефти.

Расчет внутренних давлений в нефтяных скважинах при вызове притока, испытании на герметичность снижением уровня и по окончании эксплуатации производят по формулам:

Pв_z = 0 при 0£z£ Н

Pв_z= r_н^.g (z - Н) при Н £z£L. (6.7)