УСТАНОВЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПРИХВАТА И ПРИХВАТООПАСНОЙ СИТУАЦИИ

Задача №2.

Определить верхнюю границу прихвата колонны бурильных труб и рассчитать нефтяную ванну для его ликвидации. Данные выбрать из табл. 3.

Таблица 3.

Указание. Считать, что при усилии P₂-P₁=ΔP=25 кН удлинение колонны Δl=75 см; коэффициент кавернозности κ=1,2. Коэффициенты потерь

C₁ - C₅ при движении выбрать из таблицы П3 приложений.

Методические указания

УСТАНОВЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПРИХВАТА И ПРИХВАТООПАСНОЙ СИТУАЦИИ

Определяя вид прихвата и тактику его ликвидации, необходимо знать геолого- техническую ситуацию при возникновении осложнения или аварии. Ее можно оценить специальными исследованиями, которые проводят сразу же после возникновения прихвата (определение верхней границы прихвата) или до его возникновения (периодически проводимые исследования сил сопротивления и собственного веса колонны труб в скважине, конфигурации ствола скважины и др.).

Определение верхней границы прихвата инструмента по упругому удлинению его свободной части. Верхняя граница прихвата колонны труб, одноразмерной по наружному диаметру и толщине стенок, определяется из зависимости

где L - длина свободной части колонны; Е - модуль упругости металла труб (модуль Юнга); F - площадь поперечного сечения трубы; Р₂ — Р₁, = Р - разница между силами растяжения, прикладываемыми к колонне сверх ее веса; l - упругое удлинение колонны труб под действием силы р; 1,05 - коэффициент, учитывающий жесткость замковых соединений труб.

Значения k, зависящие от размера труб и разности Р₂-Р₁,, приведены в табл. 4 и 5. Удлинение колонны и растягивающие нагрузки определяют следующим образом.

К колонне труб прикладывается нагрузка Р₁, которая должна превьппать на пять делений показание индикатора веса, соответствующее полному весу колонны бурильных труб до прихвата (с учетом сил сопротивления). На ведущей трубе делается отметка против неподвижной плоскости стола ротора.

Таблица 4 - Значение k при различной разности нагрузок для стальных труб

Таблица 5 - Значение k при различной разности нагрузок для легкосплавных труб

Продолжение таблицы 5

Затем производится натяжение, превышающее первоначальное на пять делений, после чего нагрузка сразу же снижается до значения Р₁, и на ведущей трубе делается вторая отметка. Разница между лученными отметками при одном и том же натяжении мертвого конца каната объясняется потерями на трение в системе талевого механизма.

Расстояние между полученными отметками делится пополам, что и является верхней отметкой для отсчета.

Затем к колонне прикалывается нагрузка Р₂, которая по индикатору веса превышает Р₁, на 10-20 делений, и на ведущей трубе делается отметка. Нагрузка Р₂ должна быть такой, чтобы деформации от нее в элементах бурильной колонны не превьппали предела текучести. Затем делается повторная натяжка на пять делений больше Р₂, которая сразу же снижается до Р₂, после чего на ведущей трубе ставится вторая отметка. Расстояние между двумя отметками делится пополам, и полученная черта считается нижней отметкой для отсчета.

С максимально возможной точностью измеряется расстояние между верхней и нижней отметками для отсчета, что и является искомым значением удлинения колонны l.

Растягивающие нагрузки Р₁ и Р₂ определяются по паспортным данным индикатора веса в соответствии с его показаниями.

Приложенная к комбинированной колонне сила Р будет вызывать в каждой секции соответствующее удлинение, суммарное значение которого для всей колонны равно

где n – число одноразмерных секций в колонне труб.

Для многоступенчатой колонны

где - суммарное удлинение колонны труб под действием силы P,см; H₁ – длина неприхваченной части труб нижней секции, м; g₁, g₂, g₃, …, g_n – вес соответствующих одноразмерных секций труб в воздухе, кг; L₂, L₃, …, L_n – длина соответствующих секций труб, м; Р – растягивающая сила.

Из этого выражения можно определить длину неприхваченной части труб самой нижней секции L₁

H₁ = g₁

Если в результате расчетов окажется, что H₁ принимает отрицательное значение, то верхняя граница прихвата расположена выше этой секции труб. Тогда требуется определить значение H₂ по формуле

H₂ = g₂

Вычисления продолжают до получения положительного значения.

Верхняя граница прихвата многосекционной колонны труб определяется из уравнения.

H = H_i +

Объём нефти для ванны определяется по формуле

,

где коэффициент кавернозности ствола в зоне прихвата; диаметр долота, м; наружный и внутренний диаметр бурильных труб, м; H – интервал прихваченного участка колонны, м; расчетная высота подъёма нефти выше верхней точки в бурильных трубах, м.

Потребный объём продавочной жидкости (в м³)

,

где L – глубина скважины от устья до места расположения долота, м; соответственно высота нефти и буферной жидкости в трубах, м.