Расчет цементной оболочки

По геолого-техническому наряду известно, что скважина глубиной L = 2907 м обсажена эксплуатационной колонной диаметром 146 мм с толщиной стенки 8 мм. Ожидание затвердевания цементного раствора будет проведено в течение 48 ч с давлением на устье P_у = 10 МПа.

Высота подъема цементного раствора от устья h = 1300 м, плотность цементного раствора с_ц = 1850 кг/м³, плотность продавочной жидкости с_р = 1250 кг/м³. На пятый день в колонне производится замена глинистого раствора на воду (с_в = 1000 кг/м³). На восьмой день воду заменяют на нефть (с_н = 850 кг/м³), на десятый день уровень нефти в скважине понижается на Н_с = 1000 м. После этого вызывается приток нефти из продуктивного пласта и скважина переводится на эксплуатационный режим.

Результаты испытаний цементного камня на изгиб, определенные с помощью прибора МИИ-100, через двое суток следующие: первый образец имеет предел прочности на изгиб 2,53, второй — 2,82 и третий — 2,75 МПа, среднее значение прочности — 2,7 МПа = у₂

Порядок расчета цементной оболочки.

1. По формуле находим начальное давление у забоя скважины.

• 2. По условию задачи устанавливаем виды работ, которые будут проводиться в скважине (определяем время, при котором будет происходить измерение давления в скважине и подсчитываем это давление):
  • а) при цементировании давление в эксплуатационной колонне

б) через 2 суток убирается цементировочная головка, следовательно, отсутствует устьевое давление в колонне, тогда.

в) через 5 суток с целью вызова притока нефти из пласта глинистый раствор заменяем на воду, при этом.

г) через 8 суток с той же целью воду в эксплуатационной колонне заменяем на нефть:

д) через 10 суток снижаем уровень нефти в колонне (с целью освоения скважины):

3. По формуле определяем снимаемые давления в колонне (Pнс) на рассматриваемые моменты времени:

где n — число суток;

на 2-е сутки.

на 5-е сутки.

на 8-е сутки.

на 10-е сутки.

4. По формуле по результатам испытаний цементного камня через 2 суток находим пределы прочности на изгиб. Коэффициент з определяется по графику:

через 5 суток.

через 8 суток.

через 10 суток.

5. По формуле рассчитываем модули упругости оболочки:

через 2 суток.

через 5 суток.

через 8 суток.

через 10 суток.

• 6. По таблице находим коэффициенты Пуассона µ₂ через 2, 5, 8, 10 суток
• 7. Определяем отношение радиусов эксплуатационной колонны:

8. Рассчитываем отношение модулей материала труб и оболочки:

9. По формуле определяем коэффициенты k:

через 2 суток через 5 суток через 8 суток через 10 суток.

10 По графику находим коэффициент n через 2, 5, 8, 10 суток:

11. По формуле рассчитываем запас прочности оболочки:

через 2 суток.

через 5 суток.

через 8 суток.

через 10 суток.

Как видно из расчета, запас прочности цементной оболочки на десятые сутки ниже допустимого, следовательно, снижать уровень нефти в колонне на 1000 м нельзя. Необходимо или удлинить срок испытания объекта, что нерационально, или определить граничные условия проведения запланированных работ, т. е. определить максимальную глубину снижения уровня нефти в колонне.