Міцність колони труб під час випробування пластів

Для проведення випробування пластів з допомогою КВІ використовують бурильні труби, і в окремих випадках – насосно-компресорні труби. Під час проведення випробувань на великих глибинах з метою зменшення ваги колони труб, можна використовувати ЛБТ. Але такі труби не можна використовувати, якщо показник концентрації водневих іонів більше 11, чи у пластових флюїдах присутній сірководень, через понижену корозійну стійкість дюралюмінію.

При спуску випробувача пласта у свердловину для створення необхідної величини депресії на пласт колону труб можуть частково або зовсім не заповнювати рідиною. Внаслідок цього виникає небезпека зім’яття колони зовнішнім надлишковим тиском. Тому перед спуском випробувача пластів у свердловину перевіряють міцність колони труб на зім’яття при заданому рівні рідини в трубах і визначають допустиме його зниження.

Опір труб зім’яттю від зовнішнього надлишкового тиску характеризується величиною критичного тиску (Р_КР), при якому напруження в тілі труби досягають межі текучості. Величини Р_КР визначають за відомою формулою Г.М. Саркісова.

Допустимий зовнішній тиск для труб не повинен перевищувати величини, яка визначається за формулою:

(2.28)

де - коефіцієнт запасу міцності.

Для вибраної величини депресії на пласт проводиться перевірка величини фактичного перепаду тиску на колону труб та пакер.

а) на колону труб

(2.29)

де: - глибина башмака колони труб, м;

- густина рідини, яка доливається в колону труб, ;

- густина промивальної рідини у кільцевому просторі свердловини, ;

- висота стовпа рідини залитої в колону труб, м;

б) на пакер

(2.30)

де: - глибина встановлення пакера у свердловині, м;

- прогнозована величина пластового тиску, Па.

Якщо фактичний перепад тиску на пакер перевищує допустиму величину, в компоновку КВІ включають додатковий пакер з розподілювачем тисків.

(2.31)

де - вибрана величина депресії, Па.

Умова міцності труб зовнішньому надлишковому тискові буде виконуватись при виконанні нерівності

(2.32)

У разі невиконання нерівності (2.32) приймають рішення про збільшення до , але при цьому зменшується депресія на пласт.

(2.33)

де - допустима глибина опорожнення колони труб, м.

При наявності на підприємстві широкого асортименту труб і неможливості зменшення величини депресії раціональніше підібрати труби, у яких більше значення .

З розглянутих вище умов роботи колони труб у свердловині під час випробування, найважчими є такі, коли труби піддаються одночасній дії зовнішнього зминаючого тиску і розтягуючої сили. Така ситуація може виникнути при спробі ліквідувати прихоплення нижніх вузлів КВІ.

Метою розрахунку колони труб на міцність в такому випадку є визначення максимально допустимої розтягуючої сили з урахуванням величини зминаючого тиску.

(2.34)

де: - максимально допустима розтягуюча сила для поперечного перерізу тіла труби, Н;

- радіус розрахункової точки тіла труби, м;

і - відповідно, внутрішній та зовнішній радіуси тіла труби, м;

- зовнішній тиск, м.

Найнавантаженішими є точки внутрішньої поверхні труби, тому при розрахунку в формулі (2.34) приймають .

У таблиці 2.9 подані дані, які показують ступінь впливу зовнішнього тиску на міцність бурильних труб при розтягу.

Таблиця 2.9- Ступінь впливу зовнішнього тиску на міцність бурильних труб при розтягу.

З поданої таблиці видно, що зі збільшенням зовнішнього тиску критична розтягуюча сила суттєво зменшується. Так при збільшенні тиску до 30 МПа допустима сила зменшується у 1,5 рази, що необхідно врахувати при виборі труб для випробування.