Введение к работе
з
Актуальность проблемы.
Расчет обсадных колонн на прочность в соответствии с "Инструкцией по
расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин",
РД 39.7/1.0001.97 - Куйбышев, ВНИИТнефть, 1997 - обязателен.
Однако на практике отмечаются случаи их повреждения при нагрузках , меньше допускаемых в несколько раз. Это свидетельствует о существовании в обсадных колоннах особых зон - концентраторов напряжений. Ими могут явиться участки труб, прилегающие к муфтовым соединениям, зоны установки цементных мостов, некачественное цементирование отдельных участков обсадных колонн и т.д.
Концентрация напряжений расчетами на прочность обсадных колонн по * Инструкции..." не учитывается.
Не всегда разрушение конструкции можно подтвердить величиной напряжений в местах их концентрации. Несоответствие расчетной схемы изучаемому аспекту работы конструкции и вида нагружения экстремальной эксплуатационной нагрузки приводит к неверным результатам и не позволяет оценить надежность конструкции.
Например, не находит объяснения разрушение зацементированных участков обсадных колонн геотермальных скважин. Представление теплового воздействия на обсадную колонну как стационарного не отражает ее экстремального теплового напруження . Экстремальной является подвижная тепловая нагрузка, соответствующая выбросу пароводяной смеси или начальному моменту
4 '
ввода скважины в эксплуатацию. Такая нагрузка вызывает появление в конструкции нестационарных температурных напряжений.
Эти напряжения не рассчитываются по " Инструкции..." Понятно, что охватить нормативным документом все многообразие встречающихся на практике случаев нагружения обсадных колонн невозможно. Выявление особенностей их нагружения , характерных для того или иного месторождения и применение обоснованных способов расчета конструкций на прочность остаются актуальными.
На практике чаще происходит следующее. Аварии с обсадными колоннами относят на счет дефектов обсадных труб. Эта позиция не конструктивна. Она не исключает повторения аварийной ситуации.
Исследование условий нагружения , повлекших повреждение конструкции, установление характера её напряженного состояния является гораздо более сложной задачей, чем списание аварии на счет дефектов труб.
Но такой подход конструктивен. В результате всегда появляется инженерное решение задачи, обеспечивающее надежную работу конструкции при установленных режимах нагружения.
Цель работы.
Целью работы является повышение надежности работы крепи скважин, сооружаемых для добычи высокотемпературного флюида.
Основные задачи исследования.
Основными задачами, решенными в процессе работы, явились :
5 установление факта существования для обсадных колонн динамической
температурной нагрузки, определение способа расчета нестационарных температурных напряжений и необходимых исходных параметров расчета , исследование уровня напряжений в характерных участках обсадной колонны.
Научная новизна.
Установлен экстремальный вид теплового нагружения обсадных колонн геотермальных скважин. Разработана методика расчета обсадных колонн на его воздействие.
Впервые рассчитаны нестационарные температурные напряжения, возникающие в обсадных колоннах при подвижной температурной нагрузке, исследовано напряженное состояние концентраторов напряжений по длине обсадной колонны..
Практическая ценность.
Практическая ценность работы заключается в снижении аварийности при строительстве скважин за счет предупреждения повреждений обсадных колонн.
Реализация работы в промышленности.
Основные результаты работы внедрены при расчете на прочность на действие подвижной температурной нагрузки эксплуатационных обсадных колонн для шести скважин Мутновского месторождения термальных вод Камчатской области. Определены требуемая группа прочности металла труб и толщина их стенки.
Результаты эксплуатации данных колонн положительчы
6 Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на конференции " Особенности строительства нефтяных и газовых скважин в аномальных условиях " ( Киев , 1994 г. ) , на техническом совещании " Строительство скважин на Мутновском месторождении парогидротерм Камчатской области" ДАО "Бургазгеотерм" ( Москва, 1995 г. ), на выездной сессии НТС РАО "Газпром" "Техника и технология бурения скважин" ( Ставрополь, 1996 г., 1997 г.), в полном объеме диссертационная работа была доложена и обсуждена на заседании кафедры "Бурение скважин" Ставропольского государственного технического университета (17 июля 1997 г.).
Публикация.
По материалам диссертации опубликовано б печатных трудов.
Объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и 3 приложений.
Работа изложена на 184 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка, 17 таблиц.