Способ определения боковой сминающей нагрузки на эксплуатационную колонну в зоне фильтра

 

Союз Советских

Социапксткческмх

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 883363 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 21.02.78 . (21) 2582627/22-03 с присоединением заявки №

Е 21 В 44/00 (Ъоудорствеииый комитет

СССР (23) П риоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.11.81. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23,11.81 (53) УДК 622.323:..

:622.245.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Т. Г. Фараджев, Н. Р. Алиханов и Р. А. Гасанов

Азербайджанский институт нефти и химии им, М., Азизбекова

Министерства высшего и среднего специального образования.Азербайджанской LCP (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОКОВОЙ СМИНАЮЩЕЙ НАГРУЗКИ

НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ КОЛОННУ В ЗОНЕ

ФИЛЬТРА

1Î

Изобретение относится к нефтепромыслово му оборудованию, преимущественно, к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано при проектировании н строительстве, а также выборе режима эксплуатации скважин.

Известно несколько способов определения действующих нагрузок в процессе освоения и эксплуатации скважин (1), (2) и (3).

Однако существующие способы определения действующих нагрузок в зоне фильтра не учитывают взаимодействия колонны с окружающим массивом пород, технологии и режима эксплуатации, геологических характеристик эксплуатируемых объектов.

Известен способ (4) для определения нагрузки на колонну в зоне фильтра 4, по копрому определяется боковая нагрузка с учетом динамической силы, появляющейся в результате гидравлического удара при внезапном закупоривании фильтра, т.е. при наличии относительно меньшей суффозии и значительной кольмации. Формула для определения величины нагрузки, действующей в зоне фильтра, имеет следующий внд:

Е8 Е где il — коэффициент перфорации (отношенне площади отверстий фильтра к общей ее поверх- ности};

Н вЂ” глубина скважины; à — плотность грунтовой массы; — радиус разрушенной зоны;

I< — наружный радиус трубы;, ч2 — коэффициент Пуассона грунтовой

15 массы; о — толщина стенки трубы;

Е,Š— модуль упругости материала трубы и грунтовой массы, Одйако указаннын способ определения боковой нагрузки является непригодным вследствие того, что не учитывает взаимодействия обсадных колонн с окружающим массивом по род, геологические характеристики эксплуатируемых объектов; режим эксплуатации, что

883363

I л л/)р г является главным определяющим фактором действия нагрузок в зоне фильтра эксплуатационных колонн. Непр подность этого спосо6а определения нагрузок в зоне фильтра ноказывают приведенные числовые расчеты. В частности, для 6" колонны боковая нагрузка полу чается в пределах 30 кгс/см . Как видно, эта нагрузка невелика по сравнению с пределом текучести материала труб и неспособна привести к нарушению труб в зоне фильтра, что подтверждают также экспериментальные исследования.

В результате применения этого способа определяются нагрузки, но не ставится вопроС о долговечности колонны.

Цель изобретения — повышение точности определения действующих нагрузок в зоне фильтра эксплуатационных колонн.

Поставленная цель достигается тем, что учитывают реально происходящие изменения при эксплуатации, что является весьма важным при конструктировании обсадных колонн.

Из механики грунтов известно, что напряженное состояние грунтовой массы обуславливается двумя системами напряжений: системой напряжений грунтового скелета и системой напряжений жидкости, заполняющей поры грунта. Эти две системы действуют одновременно и суммарно уравновешивают внешнюю нагрузку. При эксплуатации залежи с течением времени система напряжений жидкости, т.е. пластовое давление уменьшается. Падение пластового давления с течением времени увеличивает давление, воспринимаемое скелетом пород, т.е. происходит перераспределение внешней нагрузки, по влечет за собой увеличение бокового давления грунтовой массы на обсадную колонну в зоне фильтра.

Поэтому для определения изменения бокового давлении на колонну, в процессе эксплуатации вначале, решая уравнение радиальной фильтрации -> p 1 @2p — =у6 -,; — + ) при краевых условиях (vO) =P

gPу Gq р,/„=„,= „„„=a р "„, ) р получена закономерность изменения пластового давления: ьР(1-дахр - 6))a

После определения закономерности изменения пластового давления, используя уравнение равновесия призабойной зоны

«ббпр 4 р «р 36Ð

Дг Р РР Оц

4 определяют напряжения, возникающие в скелете пород, в результате фильтрации жидкости по выведенной закономерности: 1, / ,8„= < pc (I-Внря фпе -гм) о = — 7й-е р я))(еу гм) г

1О "С + / .

После чего, используя выражения для напряжения и удовлетворяя граничным условиях при т =1л 6„„=-P (E)

« при&=4 8 = Р

РР скв получают выражение для бокового давления грунтовой массы на обсадную колонну:

Р,М== Р -8„9tf-е) р® <)) л где Р (Ф) — безразмерная боковая нагрузка, которая определяется следующим образом:

$H)H- 2,ч) i

Р® где Pg(k) — боковое давление грунтовой массы, кгс/см — коэффициент Пуассона; зо ф — модуль Юнга второго рода, c/ñì2

r„2+(4-2,ч> <

A

2. +- fg-2.,ц) Й

35 где — наружный радиус эксплуатационной колонны, см;

)о — внутренний радиус эксплуатационной колонны, см; Й„=II,/, 4о где Є— радиус контура питания, м;

Р— давление в скважине, 6е е» л- 8;- У,„„„,((е.- — )-(сп-,- ) ), где ф — коэффициент, значение которого оп) ределяется по формуле:

Г(1 2.)

26.(Ич) где Р— начальное давление пластовой жидкости, кгс/см ; — коэффициент вязкости извлекаемой нефти, сПз, — мощность пласта, м;

883363 — проницаемость пласта, дарси; — текущий дебит скважины, мз/сут - — ((g- ) — и (t)g4vng)+R 1

Zfg - ) 6 к к к

К 5

Ф вЂ” безразмерный коэффициент, учитывающий продолжительность процесса; . =XI/г где — промежуток времени, s конце кото 10 рого боковое давление достигает критического значения;

+ — коэффициент пьезопроводности.

Переходя в пластическую область, определяют критическое время, после которого должно произойти смятие фильтра колонны при из. менении давления жидкости в пласте по выведенной закономерности:

-" " т к„ + ã Є,(1- )

1 где A< +„

Использование предлагаемого способа определения боковой нагрузки в зоне фильтра эксплуатационных колонн позволяет опреде.лять долговечность фильтровой частя колонн с учетом режима эксплуатации и конкретных геологических условий; разработать методические мероприятия по обсаживанию и рациональной эксплуатации скважин с конкретной конструкцией, пробуренных на определенные нефтеносные горизонты, что позволяет увеличить срок службы скважин и добыть дополнительное количество нефти. I

Формула из обретения

Способ определения боковой сминающей нагрузки на эксплуатационную колонну в зо не фильтра, включающий определение давления на колонну, отличающийся тем, что, с целью повышения точности условий, измеряют. изменение пластового давления во времени, по которому определяют напряжение в скелете пород пласта-коллектора и боковую сминающую нагрузку находят, исходя из следующего соогношения:

A (В= „- Р„8„8(<-Ape g -)» гдето;Ю вЂ” безразмерная боковая нагрузка, коровая определяется следующим образом:

Р и)(я,)

%® м

ВНИИЦ где P<(t) — боковое давление грунтовой массы, кгс/см; ь — коэффициент Пуассона;

6 — модуль Юнга второго рода, кгс/ем ;

rô+t +2 ö)Я где 1 — наружный радиус эксплуатационной

КОЛОННЫ, См; оо — HYTP HH радиус эксплуатачионной колонны, см; к к/ о где Й, — рад ус контура питания, м; жь«- р е, скь 25

Рс„а — давление в скважине, кгс/см е е д «=r zzI I I- e" a «z+ ; j

0 K где 8 — коэффициент,. значение которого определяется по формуле:

Р И-2,м

В=—

29(4- "3 где Є— начальное давление пластовой жидкости, кгс/см; — коэффициент вязкости извлекаемой нефти, сПз;

h — мощность пласта, м;

К вЂ” проницаемость пласта, дарси;

И вЂ” текущий дебит скважины, м /сут ,Ь=, (—,Я„-4)- R, ф; )- )- п —,- ) Ц

K где г. — безразмерный коэффициент, учитывающий продолжительность процес о где 3f — коэффициент пьезопроводности, см /с; т — промежуток времени, в конце кото. рого боковое давление достигает критического значения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4з 1. Бабелян Т. А. О разрушениях в приза. бойной зоне при эксплуатации скважин-—

"Нефтяное хозяйство", 1940, И 10.

2. Мамедов A. А. Нарушение обсадных колонн при освоении и эксплуатации скважин и способы их предотвращения. М., "Недра", 1974.

3. Шахназаров А. А. Анализ деформаций фильтровой части нефтяных скважин. Труды

АзНИИДН. Вьш. 7, М., "Недра", 1958.

4. Саркисов Г. M. Расчеты обсадных труб и колонн. М., Гостоптехиздат, 1961.

И Заказ 10149/47 Тираж 630 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4