Введение к работе
Актуальность теми. Значительная часть нефтяных и газових месторождении разрабатывается в экстремальных условиях. Буреішо и эксплуатация скважин зачастую осложнены проявлениями горного давления в пластах пластичных пород (солей, глин).
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что, несмотря на большое количество исследовательских работ о состоянии крепи скважин, не удаотся выявить наиболее действенную причину или комплекс причин, вызывающее нарушение обсадной труби, поэтому число таких аварий но уменьшается. Так, на Бузовнн-Маштангииском нефтяном месторождения (Республика Азербайджан) зарегистрировано около 1700 нарушений обсадных колонн, на Уилмингтонеком (США) - 300, по наполнил дшшш Производственного объединения "Туркмешюфть". ~" болев 500 и т.д.
Актуальность проблемы связана с огромным числом таких аварий и с тяже.стью их последствий. В результате парушения эксплуатационной колонии резко уменьшается дебит скважины, наблюдается ее обводнение. Опасность нарушения колонн труб нефтяных и газовых скважин связана hq только с ремонтом труб, бурением нового ствола 'или ликвидацией скважины, хотя маторяальныЯ ущерб при этом весьма вояж. Главпая опасность в возникновении перетока ыеяду плас-тага, приводящем к обводнению нефтяных пластов, загрязнению подземных вод.
Большую опасность нарушение крепи сквежия представляет а для окружатоей сроди. Осмотр'дофоршоовалных'труб показывав?, что при нарушениях образуются сквозные цолп, отводы, пргазедяето к затрубныгл проявлениям, грифонам, перетокам, открытому фонтаюгро-
ваншо и пожарам. Ущерб в таких случаях мокет многократно превосходить стоимость строительства скваншш.
Общепризнанно, что трудности прогноза и предотвращения смя
тий крепи скважины связаны с неудачностью попыток анализа причин
этих аварий и с отсутствием надежных методик
расчета всей крепи сквачзш и обсадных труб.
Большинство исследований по изучению смятий колонн посвящено авариям при бурении скваяаш. Вопрос о причинах смятия эксплуатационной колошш выше зони фильтра при эксплуатации схважшш до сих пор остается малоизученным. Однако, на месторождениях Юго-Западной Туркмении около 40% всех аварий по смятию колонн приходится именно на участки труб, ке ослабленные перфорированием.
Возможность повышения надежности обсадных колонн может быть связана о их правильным расчетом на прочность. Для этого нужно учесть возникновение неравномерного радиального нагружения труби, не рассматриваемое в РД 39-7/І-О00І-89. Такое нагружепие может возникать после ввода скважины в эксплуатацию в незацементиро-вшшіїх расширенных участках ствола при длительном течении пластичных пород в ствол и;ш при осыпях хрупких пород, возникающих вследствие релаксации пород вокруг ствола под влиянием техногенных процессов. 'Зачастую колошш искривляются, что также не учитывается в современных расчетах труб сквакин на прочность.
Тыкни образом, возникает необходимость решения задачи о величина нагрузки, сминающей, трубу прл многолетней эксплуатации в вонзх неустойчивых пород. Правильный расчет обсадной колонны,
приближенный к реальным услошям нагрунения, приведет к повышению надежности скважины, что очень актуально.
Работа базировалась на результатах, полученных в трудах В.И.Антипова, Г.А.Буланкина, А.И.Булатова, А.Л.Ввдовского, В.Н. Виноградова, В.С.Воитенко, А.А.ГаиБоронского, А.В.Данкова, Ю.А. Еремеева, Г.Г.Яиденко, Г.Л.Зотова, Л.Б.Изшйлова, В.И.Комнатно-i-o, Г.Корна, Т.Корна, Е.П.Криворучко, В.И.Крылова, Е.Г.Леонова, И.К.Майороза, Т.Б.Малачкхапова, Г.А.Матаова, Т.Б.О'Брайена, В.И. Олексюка, К.Оразкличева, И.ИЛадвы, Ю.А.Песяюка, В.В.Савченко, А.К.Саыотоя, Г.М.Саркисова, А.Е.Сарояна, В.В.Сергэева, В.П.Сер-гееза, П.Сіпза, М.О.Ситкикова, Т.В.Соловьевой,. Г.А.Стрельца, В.Д.Торонтьева, С.П.Тсмошонко, М.К.Тупысева, И.Г.Уэумова, Э.И. Узумова, А.ЇЇ.Уладкпна, Б.С.Филатова, К.Я.Фзионко, А.А.Цыбзва, Н.В.Черского, В.АЛорпых и др.
Цель работы. 'Побшіоіиє надеадости обсадных колонн в условиях норашоиоряого ногруаешш путем ешхания вероятности смятия обсадных колонн оквакхи вшо зоны фільтра па осново разработанных иотодоо и методик расчета обсадлоЭ трубы, эксплуатируемой в пластах неустойчивых пород.
Основные задачи исслодовании.
-
Провести анализ причин смятия обсадных колонн, происвэд-ших зьгае зоны фильтра при эксплуатации сквзіжш.
-
Усовершенствовать методы расчета напряжении, вознняапах з теле трубы, натруженной по радиусу перавпоиорно.
-
Предложить методлку выбора обсадных труб из сунэствугав-го сортамента с учетом неравномерности рядяальясго давления.
Научная новизна.
-
Методика определения причин смятия обсадных колонн выше зоны фильтра при эксплуатации в геологических условиях Юго-Западной Туркмении.
-
Теоретическое решение и программа для расчета на ЭВМ напряженного состояния обсадной труби реальной формы в условиях неравномерной нагрузки, заданной как аналитически, так и таблицей.
3. Методика выбора параметров обсадной трубы, способной выдержать неравномерные радиачыше нагрузки.
Основные защищаемые положения.
-
Анализ причин смятия обсадных колонн выше зоны фильтра при эксплуатации в пластах неустойчивых пород.
-
Уточненное решение уравнения, описывающего устойчивость обсадной трубы реальной формы, нагруженной норавпомерным радиальный давлением, заданным как аналитически, так и в виде таблицы.
-
Разработанная программа для решения с помощью ЭВМ уравнения, указанного в п.2.
-
Методика расчета сопротивляемости обсадной трубы неравномерному радиальному давлению и ее выбора из существующего сортамента.
Практическая ценность.
I. Применении результатов проведенных исследований позволяет посыснть тохншш-вкопомичвскке показатели эксплуатации скьажш в п-шотьх неустойчивых пород.
2, Разработаюше методи расчета устойчивости обсадных колоші могут бить применены при проектлровашга строительства к эксплуатации по только нефтяных и газовых скважин, по и при ре-шояии вопросов оптимальной эксплуатации геолого-разведочных сісважии и скважин на воду.
Реализация работы в прогяляленности.
Полученные в работе результаты исследований влияния неустойчивых пород на срок безаварийной работы скватани рекомендованы к использованию на месторождениях Производственного объоди-пешш "Туркмеїшефть".
Методические разработки но расчету сминающей нагрузки при эксплуатации овальной разностеїшой труби в пластах неустойчивых пород полонены в основу "Методики расчета обсадных труб с учетом неравномерности внешнего радиального давлешія".
Озндаемый экономический эффект от внэдроная предложенной
разработки только по нефтегазодобывающему управлению "Ленин-
нефть" ПО "Туркмеїшефть" составят 166,9 тыс.руб. в год (по це
нам па 0I.0I.I9SI г.). .
Апробация работы.
Основные результаты исследований и аналитических разработок, прішедеіппа в диссертации, били доложены на:
-
Научно-практичэской конференции "Оценка качества строительства скваишы", НШКРнсФгь (Дивноморск, І990 г.).
-
Научно-практической конференции "Повыговхо належносте
и эффективности технологических процессов на обьоктах дебіти газа Восточной Туркмении", "Газпром", НПО "СогзгазтехЕология", ТФ
ШМГаза и ТуркмеиНТО НП1 (г.Ашхабад, 1990 г.).
3, Заседании секции нефтепромыслового дела Ученого Совета
"ТуркменНИПИнефгь" (г.Небит-Даг, 1991 г.).
4. Научном семинаре кафедры бурения ГАНГ им. И.М.Губкина
(г.Москва, 1992 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 4 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация представляет собой обобщение н развитие методов расчета сопротивляемости смятии обсадных колоші, эксплуатируемых в сложных геологических условиях.