Определение натяжения обсадной колонны

После спуска и цементирования обсадной колонны производится обвязка устья скважины. Верхний конец обсадной колонны закрепляют в колонной головке при помощи клинового захвата.

Натяжение рассчитывают для вертикальных колонн, для наклонно-направленных скважин — только для вертикального участка колонны.

В большинстве случаев для оборудования устья скважины обсадную колонну после цементирования разгружают, что приводит к сжатию колонны силой собственного веса. Разгрузка колонн, особенно в глубоких скважинах, может привести к нарушению прочности и герметичности труб. Наиболее рациональный способ оборудования устья скважины — обвязка устья без разгрузки колонны, т. е. в растянутом состоянии.

На работу обсадной колонны в процессе освоения и эксплуатации в значительной степени влияет усилие, с которым была натянута колонна при обвязке устья скважины. Натяжение колонны следует производить с таким расчетом, чтобы дополнительные усилия, возникающие из-за изменения температуры и давления в колонне, ее приводили к искривлению колонны из-за потери устойчивости.

Для обеспечения необходимой прочности обсадной колонны величину натяжения следует учитывать при ее расчете. На первом этапе расчет колонн выполняют по изложенной выше методике .(расчет на растяжение, наружное и внутреннее избыточные давления), на втором этапе определяют усилие натяжения, необходимое .дли* удовлетворительной работы колонны. Если при полученной величине натяжения обсадные трубы не удовлетворяют условию прочности, то необходимо или применить более прочные трубы, или уменьшить собственный вес незацементированного участка колонны, увеличив высоту столба цементного раствора.

Определим натяжение для зацементированной обсадной колонны, жестко закрепленной у устья.

В общем случае, когда колонна подвержена в процессе эксплуатации изменению температуры и давления, усилие натяжения находят из условий Обсадная колонна состоит из шести секций, трубы из стали группы прочности Д .

Натяжение колонны производят после разгрузки на забой.

Натяжение определим из выражения (5.3) Предварительно найдем среднюю площадь сечений труб и .

Площадь сечения труб получим из формулы:

F₁l₁+F₂l₂+F₃l₃+F₄l₄ 2210 • 54,2+540 • 49,6+170 • 45+ 30 • 43,2.

Средний внутренний диаметр d, соответствующий площади 53 см², равен 15,2 см.

Примем.

l 2700.

t₂ = t₁ + (t₀ + t₁) —— = 15 + (73 — 15) ————= 72⁰C.

L 2670.

l 2700.

t₄=t₃ + (t₀ + t₁) —— = 15 + (75 — 12) ————= 67⁰C.

L 2670.

⁰С.

больше Q. Следовательно,.

Проверим прочность колонны, натянутой с усилием, в процессе эксплуатации.

Для верхнего сечения трубы, расположенной у устья, прочность определим из выражения:

Тогда коэффициент запаса прочности, учитывая что будет равен:

.

т.е. составит достаточную величину.

Из второго условия:

Проверим условие прочности для верхней трубы четвёртой секции. Коэффициент запаса прочности из первого условия:

Из предыдущих вычислений:

тогда: