Спуск обсадных колонн

В данном разделе обосновываются виды и объемы подготовительных работ к спуску обсадной колонны, а именно:

- интервалы и скорость проработки отдельных интервалов;

- компоновка бурильной колонны для проработки ствола и кольматации проницаемых участков;

- интенсивность и продолжительность промывки;

- комплекс геофизических исследований перед спуском;

- способ спуска обсадных колонн (в один прием или по частям);

- для хвостовиков – способ подвески, расчет бурильных труб на прочность при растяжении [13];

- рассчитываются предельная скорость спуска колонны [2] и допустимая величина ее опорожнения при спуске [2];

Предельная скорость спуска обсадной колонны определяется из соотношения Рс = Ргст +Ргд ≤ Ргр,

где Ргст - гидростатическое давление столба промывочной жидкости на глубине наиболее слабого пласта (пласта с наименьшим индексом давления начала поглощения или гидроразрыва), МПа;

Ргд - гидродинамическое давление в скважине при спуске колонны труб с закрытым нижним концом, МПа;

Ргр - давление начала поглощения (гидроразрыва) наиболее слабого пласта, МПа.

Гидродинамические давления при спуске определяются: при турбулентном течении вытесняемой жидкости по формуле (43); при ламинарном течении по формуле (44)

(43)

(44)

В формулах (43) и (44) l_i , D_i , - соответственно длина и гидравлический диаметр кольцевого пространства на i - том участке, м; U_i - скорость течения жидкости на i - том участке, м/с; n – количество участков кольцевого пространства различного размера от устья до наиболее слабого пласта, τ0 – динамическое напряжение сдвига, Па; λ - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Коэффициент β является функцией параметра Сен-Венана Илюшина и находится по графикам, приведенным в [2] или по интерполяционной формуле (для интервала 10 < Sеn < 900)

(45)

Скорость течения вытесняемой жидкости при спуске колонны труб с закрытым нижним концом определяется из выражения

(46)

где ω_T - скорость движения труб, м/с;

Dо_i Dс_i, - соответственно, диаметр скважины и наружный диаметр обсад-

ных труб, мм на i - том участке скважины, м;

в_Т - коэффициент, учитывающий увлечение части жидкости стенками

колонны труб. Для практических расчетов можно принимать в_Т=0,5.

По приведенным уравнениям строится зависимость T Pc = f (ω_T ) и, зная значение Ргр, по графику находится предельно допустимая скорость спуска колонны труб.

Величина практической скорости, соответствующей смене режимов течения находится из выражений (47 или 48).

(47)

где ;

η – пластическая вязкость промывочной жидкости, Па∙с;

Не - параметр Хедстрема, определяется из уравнения

Для упрощенных расчетов ω_кр можно определить из выражения

(48)

Полученные значения скорости спуска сравниваются с нормативными, после чего принимается окончательное решение, которое записывается в геолого-техническом наряде (ГТН).

Допустимая глубина опорожнения колонны при спуске определяется из условия предупреждения ее смятия наружным избыточным давлением.

(49)

где Ркр - критическое давление на смятие, МПа;

Ргд - гидродинамическое давление в заколонном пространстве, МПа, при принятой скорости спуска.