Определение наружных давлений

Определение избыточных давлений и растягивающих нагрузок.

На первом этапе расчета определяются наружные и внутренние избыточные давления, действующие на обсадную колонну. Необходимо иметь ввиду, что в разные моменты времени они могут иметь разные значения. Максимальная величина внутреннего избыточного давления обычно наблюдается при испытании обсадных колонн на герметичность или в конце продавки цементного раствора. Избыточные наружные давления максимальны при создании депрессии во время вызова притока или в конце эксплуатации (если она ведется без поддержания пластового давления). Для этого необходимо рассмотреть схемы уровней цементного и глинистого растворов, пластового флюида на начало и конец эксплуатации (рис. 6.1, 6.2, 6.3). Схемы приведены для вертикальных скважин. При расчете обсадных колонн в наклонно-направленных скважинах следует руководствоваться разделом 6.5 данного пособия. Согласно схем необходимо определить величины наружных и внутренних давлений на указанные моменты времени, а затем рассчитать и построить эпюры наружных и внутренних избыточных давлений.

При определении наружных давлений (Рн), действующих на обсадную колонну, руководствуются следующими условиями.

В незацементированной зоне наружное давление на колонну на глубине z (от устья скважины до уровня цемента) определяют по формуле

Pн_z=r_пж ^. g ^. z при 0 £ z £ h, (6.1)

где r_пж - плотность промывочной жидкости, за обсадной колонной;

h - глубина незацементированной части колнны (по вертикали).

До затвердевания цементного раствора наружное давление по всей длине колонны (h £ z £ H) на глубине z определяют на момент окончания процесса продавливания тампонажного раствора и рассчитывают с учетом давления составного столба промывочной жидкости и тампонажного растворов.

Pн_z=r_пж ^. g ^. h + r_цр ^. g ^. (z-h) (6.2)

После затвердевания цемента в зацементированной зоне в интервале межколонного пространства (h £ z £ L₀) (закрепленном предыдущей колонной), наружное давление на глубине z (Pн_z) определяют по давлению составного столба бурового раствора и гидростатического столба воды плотностью r_гс = 1100 кг/м³. При затворении цементного раствора минерализованной водой вместо r_гс используется плотность этой жидкости (но в любом случае ее значение должно быть не менее 1100 кг/м³).

Pн_z=r_пж ^. g ^. h + r_гс. g. (z – h) при h £ z £ L (6.3)

В зацементированной зоне открытого ствола (рис. 6.1) наружное давление на колонну после ОЗЦ определяют с учетом пластового или горного давления, а против непроницаемых устойчивых пород – по формуле (6.3).

В интервале пластов с известным пластовым давлением (рис. 6.1) наружное давление принимают равным пластовому и определяют для середины пласта, при его толщине менее 200 м.

Pн_z = Рпл_z (6.4)

В пластах толщиной более 200 м наружное давление в интервале пласта распределяется между кровлей и подошвой по линейной зависимости.

Расчет наружного давления в интервале залегания пород, склонных к текучести, производят по горному (геостатическому) давлению

Pн_z = r_гп ^. g ^.z (6.5)

где r_гп - плотность вышележащих горных пород.

Расчет по формуле (6.5) производят для интервала, равного толщине пласта + 100м (по 50 м выше кровли и ниже подошвы пласта).

Как правило, наружное давление определяют для характерных точек и распределение давления между ними принимают линейным (рис. 6.1).

В любом случае расчетное наружное давление, действующее на обсадную колонну, не может быть меньше гидростатического давления столба воды с плотностью r_гс = 1100 кг/м³.

Дата добавления: 2015-07-13