ДОПОЛНЕНИЕ
К "ИНСТРУКЦИИ ПО РАСЧЕТУ ОБСАДНЫХ КОЛОНН ДЛЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН", М., 1997 г.

Настоящее Дополнение к "Инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин"*, М, 1997 г. разработано Ассоциацией буровых подрядчиков.

________________

* Документ не приводится. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Составители: Колесников В.Г., Кузнецов В.Ф., Чеблаков Е.А., Шинкевич Г.Г., Якубовский Н.В.

Согласовано с Госгортехнадзором России письмом от 06.09.2000 г. N 10-03/667.

Настоящее Дополнение распространяется на отечественные обсадные стальные электросварные трубы диаметрами 140, 146, 168, 219, 245 мм с трапецеидальной резьбой "Батресс" и ОТТМ, включая резьбовые соединения с узлом уплотнения из полимерных материалов (фторопластовое кольцо).

Электросварные обсадные трубы по точности изготовления, материалу труб и муфт соответствуют ТУ 39-0147016.40-93* "Трубы обсадные электросварные и муфты к ним" и выпускаются Выксунским металлургическим заводом. При этом конструкция и размеры резьбовых соединений "Батресс" соответствуют стандарту АНИ 5СТ и 5В, а резьбовых соединений ОТТМ - ГОСТ 632-80. По геометрическим параметрам тела трубы (толщина стенки и овальность) трубы выпускаются с повышенной и нормальной точностью изготовления.

________________

* ТУ, упомянутые здесь и далее по тексту, не приводятся. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

Трубы с повышенной точностью изготовления имеют улучшенные эксплуатационные характеристики. Для электросварных труб с нормальной точностью изготовления, выпускаемых ВМЗ по вышеуказанным ТУ, эксплуатационные характеристики соответствуют бесшовным трубам, изготовленным по ГОСТ 632-80.

В Дополнении приводятся сведения, относящиеся к определению прочностных характеристик и коэффициентов запаса прочности электросварных обсадных труб с резьбой "Батресс" и ОТТМ повышенной точности изготовления.

Остальные положения "Инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин" М., 1997, не отмеченные в Дополнении, остаются без изменений.

Нижеприведенное Дополнение является неотъемлемой частью "Инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин", М., 1997 г. и должно использоваться совместно с ней.

Пункт 2.22 и 3.18. Дополнить: "Теоретический вес обсадной колонны из электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93 приведен в Дополнении к приложению 12" (см. стр.12 настоящего документа).

Пункт 2.23. Дополнить: "Расчет сопротивляемости обсадных труб избыточным наружным давлениям (критическое давление) производится по формуле Саркисова (ф.2.37) при следующих параметрах:

.

В Дополнении к приложению 2 (см. стр.7 настоящего документа) приведены значения критических давлений, рассчитанные с учетом вышеприведенных значений".

Пункт 2.24. Дополнить примечанием "В Дополнении к приложению 3 (см. стр.8 настоящего документа) приведены величины для обсадных электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93".

Пункт 2.26. Дополнить: "Избыточное внутреннее давление, при котором напряжение в трубах достигает предела текучести, определяют по формуле 2.40, где коэффициент 0,875, учитывающий отклонение толщины стенки от номинального значения (для труб по ГОСТ 632-80) заменяется на величину 0,950 (для труб по ТУ 39-0147016.40-93).

Значения , определенные по формуле (2.40), приведены в Дополнении к приложению 4 (см. стр.9 настоящего документа).

Коэффициент запаса прочности на внутреннее давление принимается как для труб исполнения А - 1,15".

Пункт 2.28. Дополнить: "Расчет на растяжение электросварных обсадных труб с резьбой "Батресс" и ОТТМ производится аналогично как для труб с резьбой трапецеидального профиля.

Значения допустимых растягивающих нагрузок для труб с резьбой "Батресс" и ОТТМ приведены в Дополнении к приложению 6 (см. стр.10-11 настоящего документа).

Коэффициенты запаса прочности применяются как для труб исполнения А по ГОСТ 632-80 (1,75 - для резьбы; и 1,25 - по телу трубы)".

Пункт 8.10. Дополнить примечанием "Приведенные ограничения по применению резьбовых соединений с учетом допускаемой интенсивности искривления ствола скважины также относятся к отечественным электросварным трубам с резьбами "Батресс" производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93.

Таблица 15.1. Дополнить примечанием 4 "Отечественные обсадные электросварные трубы с резьбой "Батресс" производства ВМЗ имеют размеры, равные размерам импортных труб, выпускаемых по стандарту АНИ, а размеры труб с резьбой ОТТМ равны соответствующим размерам труб для исполнения А по ГОСТ 632-80".

Таблица 15.3. Дополнить примечанием 3 "Отечественные обсадные электросварные трубы с резьбами "Батресс" производства ВМЗ и ОТТМ по условиям применения соответствуют резьбам ОТТМ по ГОСТ 632-80".

Пункт 15.5. Дополнить примечанием "Обсадные электросварные трубы производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93 обладают повышенным сопротивлением и рекомендуются к установке в интервалах расчета на наружное избыточное давление.

Таблица 15.5 и 15.5 бис. Дополнить примечанием "Отечественные обсадные электросварные трубы с резьбами "Батресс" производства ВМЗ соответствуют резьбе "Батресс" по АНИ, а резьбы ОТТМ соответствуют ГОСТ 632-80, в том числе с фторопластовым (тефлоновым) кольцом".

Приложение 2. Дополнить таблицей "Критические давления для электросварных обсадных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93".

Приложение 3. Дополнить таблицей "Растягивающие нагрузки, при которых напряжения в теле обсадных электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93, достигают предела текучести".

Приложение 4. Дополнить таблицей "Внутренние давления, при которых напряжения в теле обсадных электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93, достигают предела текучести".

Приложение 6. Дополнить таблицами: "Разрушающие нагрузки для обсадных труб с резьбовым соединением "Батресс" производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93 с нормальным диаметром муфт" и "Допустимые растягивающие нагрузки для обсадных труб ОТТМ производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93 с нормальным диаметром муфт (с учетом коэффициента запаса прочности 1,25 от разрушающей нагрузки или 0,8 от предела текучести тела трубы)".

Приложение 12. Дополнить таблицей "Теоретический вес 1 метра колонны, составленной из обсадных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93".

Раздел 16. Дополнить вариантом примера расчета для электросварных обсадных труб производства ВМЗ по ТУ 39-0147016.40-93.

Дополнение к приложению 2
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Критические давления для обсадных электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39.0147016.40-93, МПа

Условный диаметр трубы, мм

Толщина стенки, мм

Группа прочности

С

Дс

Категория

Категория

1

2

1

2

140

7,0

28,9

25,0

30,9

28,9

7,7

33,8

28,9

36,5

33,8

146

6,5

23,1

20,4

24,4

23,1

7,0

26,6

23,2

29,4

26,6

7,7

31,5

27,0

33,9

31,5

8,5

36,7

31,1

39,8

36,7

9,5

42,9

36,1

46,8

42,9

10,7

50,1

41,9

54,9

50,1

168

7,3

21,9

19,5

23,1

21,9

8,0

26,3

22,9

28,0

26,3

8,9

31,6

27,1

34,1

31,6

10,6

41,1

34,6

44,8

41,1

219

7,7

13,5

12,6

14,0

13,5

8,9

19,1

17,2

19,9

19,1

10,2

25,2

22,1

26,8

25,2

245

7,9

10,9

10,3

11,2

10,9

8,9

14,8

13,6

15,3

14,8

10,0

19,3

17,4

20,3

19,3

Дополнение к приложению 3
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Растягивающие нагрузки, при которых напряжения в теле электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39.0147016.40-93, достигают предела текучести, кН

Условный диаметр трубы, мм

Толщина стенки, мм

Группа прочности

С

Дс

Категория

Категория

1

2

1

2

140

7,0

1098

908

1211

1098

7,7

1216

1005

1342

1213

146

6,5

1078

891

1189

1078

7,0

1156

956

1275

1156

7,7

1274

1053

1406

1274

8,5

1392

1151

1536

1392

9,5

1548

1279

1708

1548

10,7

1726

1427

1904

1726

168

7,3

1392

1151

1536

1392

8,0

1510

1249

1666

1510

8,9

1686

1394

1860

1686

10,6

1980

1637

2185

1980

219

7,7

1940

1604

2141

1940

8,9

2234

1847

2465

2234

10,2

2530

2092

2791

2530

245

7,9

2216

1832

2445

2216

8,9

2490

2059

2747

2490

10,0

2784

2302

3072

2784

Дополнение к приложению 4
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Внутренние давления, при которых напряжения в теле обсадных электросварных труб производства ВМЗ по ТУ 39.0147016.40-93, достигают предела текучести, МПа

Условный диаметр трубы, мм

Толщина стенки, мм

Группа прочности

С

Дс

Категория

Категория

1

2

1

2

140

7,0

36,1

29,9

39,8

36,1

7,7

39,7

32,9

43,8

39,7

146

6,5

32,0

26,5

35,3

32,0

7,0

34,5

28,6

38,1

34,5

7,7

38,0

31,4

41,9

38,0

8,5

41,9

34,7

46,2

41,9

9,5

46,8

38,8

51,6

46,8

10,7*

51,3

42,5

56,6

51,3

168

7,3

31,2

25,9

34,4

31,2

8,0

34,2

28,4

37,8

34,2

8,9

38,1

31,5

42,0

38,1

10,6*

44,9

37,2

49,5

44,9

219

7,7

25,3

21,0

27,9

25,3

8,9

29,3

24,2

32,3

29,3

10,2

33,5

27,8

37,0

33,5

245

7,9

23,3

19,3

25,7

23,3

8,9

26,2

21,7

28,9

26,2

10,0

29,5

24,4

32,5

29,5

* Для этих труб внутреннее давление ограничено прочностью муфты.

Примечание. Расчет внутренних давлений произведен для труб повышенной точности изготовления со средневзвешенным статистическим минусовым допуском на толщину стенки равным -5%.

Дополнение к приложению 6
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Разрушающие нагрузки для обсадных труб с резьбовым соединением "Батресс" производства ВМЗ по ТУ 39.0147016.40-93 с нормальным диаметром муфт, кН

Условный диаметр трубы, мм

Толщина стенки, мм

Группа прочности

С

Дс

Категория

Категория

1

2

1

2

140

7,0

1106

916

1220

1106

7,7

1210

1003

1335

1210

146

6,5

1080

895

1192

1080

7,0

1159

961

1279

1159

7,7

1269

1051

1399

1269

8,5

1393

1154

1536

1393

9,5

1545

1280

1704

1545

10,7

1725

1429

1903

1725

168

7,3

1399

1159

1543

1399

8,0

1527

1265

1684

1527

8,9

1689

1399

1863

1689

10,6

1990

1649

2195

1990

219

7,7

1938

1606

2138

1938

8,9

2227

1845

2457

2227

10,2

2537

2102

2798

2537

245

7,9

2226

1844

2455

2226

8,9

2497

2068

2754

2497

10,0

2792

2313

3079

2792

Примечания.

  1. 1. Разрушающие нагрузки определены из условия достижения в теле трубы предела текучести.

  2. 2. При расчете колонн допустимая растягивающая нагрузка определяется с учетом коэффициента запаса прочности 1,25.

Дополнение к приложению 6
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Допустимые растягивающие нагрузки для обсадных труб ОТТМ производства ВМЗ по ТУ 39.0147016.40-93 с нормальным диаметром муфт (с учетом коэффициента запаса прочности 1,25 от разрушающей нагрузки или 0,8 от предела текучести тела трубы), кН

Условный диаметр трубы, мм

Толщина стенки, мм

Группа прочности

С

Дс

Категория

Категория

1

2

1

2

140

7,0

882

729

973

882

7,7

971

803

1071

971

146

6,5

863

714

952

863

7,0

931

770

1027

931

7,7

1020

843

1125

1020

8,5

1108

916

1223

1108

9,5

1226

1014

1353

1226

10,7

1373

1135

1515

1373

168

7,3

1118

924

1234

1118

8,0

1226

1013

1353

1226

8,9

1353

1119

1493

1353

10,6

1588

1313

1752

1588

219

7,7

1549

1281

1709

1549

8,9

1785

1476

1969

1785

10,2

2030

1679

2240

2030

245

7,9

1755

1451

1936

1755

8,9

2000

1654

2207

2000

10,0

2236

1849

2467

2236

Дополнение к приложению 12
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Теоретический вес 1 метра колонны, составленной из обсадных труб производства ВМЗ по ТУ 39.0147016.40-93, кН

Условный диаметр трубы, мм

Толщина стенки, мм

Тип соединения

Батресс

ОТТМ

Нормальная муфта

Нормальная муфта

Специальная муфта

140

7,0

0,231

0,229

0,228

7,7

0,253

0,251

0,250

146

6,5

0,229

0,226

0,222

7,0

0,245

0,243

0,239

7,7

0,268

0,265

0,261

8,5

0,292

0,290

0,286

9,5

0,323

0,321

0,318

10,7

0,360

0,358

0,354

168

7,3

0,295

0,294

0,289

8,0

0,321

0,319

0,315

8,9

0,354

0,354

0,349

10,6

0,415

0,414

0,409

219

7,7

0,414

0,412

0,404

8,9

0,473

0,471

0,464

10,2

0,535

0,530

0,522

245

7,9

0,475

0,472

0,464

8,9

0,530

0,528

0,519

10,0

0,590

0,588

0,579

Дополнение к разделу 16
"Инструкции по расчету обсадных колонн
для нефтяных и газовых скважин"

Примеры расчета обсадных колонн

     
Эксплуатационные колонны

Эксплуатационная колонна для нефтяной скважины (фонтанирующая) диаметром 146 мм, составленная из обсадных труб с резьбой "Батресс" по ТУ 39-0147016.40-93 "Трубы обсадные электросварные и муфты к ним" повышенной точности изготовления.

Расчет производим при следующих исходных данных:

Глубина, м: 3000; 1000 (при испытании на герметичность); 1500 (при освоении скважины); 1750; 1800.

Удельный вес, Н/м: 1,85·10; 1,0·10; 1,0·10 (при освоении); 0,85·10 (в период ввода в эксплуатацию); 0,95·10 (при окончании эксплуатации); 1,4·10.

На глубине 2500...2600 м находится проницаемый пласт. На глубине 2550 м давление 35,5 МПа.

Эксплуатационный объект расположен в интервале 2900...3000 м.

На глубине 3000 м пластовое давление 42 МПа, на глубине 2900 м - 40,6 МПа; , .

Запас прочности в зоне эксплуатационного объекта 1,20.

Расчет наружных, внутренних и избыточных давлений приведен в пп.16.1-16.12, а эпюры избыточных наружных и внутренних давлений на рис.12 и 13 Инструкции [1]*.

________________

* В бумажном оригинале раздел Библиография не приводится. - Примечание изготовителя базы данных.

Расчет эксплуатационной колонны

16.3. Вариант 2 с применением электросварных труб по ТУ 39-0147016.40-93

МПа; МПа.

По Дополнению к приложению 2 находим, что этому давлению соответствуют трубы группы прочности "Дс" (категория 2) с толщиной стенки 7,7 мм, для которых 33,8 МПа.

Длина 1-й секции 150 м (100 м плюс 50 м выше кровли эксплуатационного пласта). Вес ее , где по Дополнению к приложению 12 равен 0,268 кН. Тогда кН.

По эпюре (рис.12) определяем расчетное давление на уровне верхнего конца 1-й секции на глубине 2850 м; 27 МПа.

Этому давлению при 1,0 соответствуют трубы группы прочности "Дс" (категория 2) с толщиной стенки 7,7 мм (те же трубы, что и для 1-й секции). По эпюре (рис.12) определим, что трубы для второй секции с толщиной стенки 7,0 мм (категория 2) и 26,6 МПа можно применять с глубины 2800 м. Тогда длина первой секции м, а вес кН. Определим значение для труб 2-й секции по формуле (2.38) для условий двухосного нагружения

МПа,

     
где выбираем из Дополнения к приложению 3.

Этому давлению по эпюре (рис.12) соответствует глубина 2760 м, следовательно уточненная длина первой

где выбираем из Дополнения к приложению 3*.
_________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Этому давлению по эпюре (рис.12) соответствует глубина 2760 м, следовательно уточненная длина первой секции будет равна м, кН.

Для 3-й секции выбираем трубы группы прочности "Дс" (категория 2) 6,5 мм, для которых 23,1 МПа. Это давление имеет место на глубине 2020 м (эпюра рис.12). Следовательно, длина 2-й секции м, а вес кН.

Определим величину по формуле (2.38) для условий двухосного нагружения с учетом растягивающих нагрузок от веса двух первых секций кН.

МПа

Этому давлению по эпюре соответствует глубина 1470 м, следовательно, уточненная длина 2-й секции будет равна м, кН.

Для четвертой секции выбираем трубы группы прочности "Дс" (категория 2) с толщиной стенки 7,0 мм. Так как 4-я секция состоит из более прочных труб, чем 3-я, то длину 3-й секции и последующих выбираем из расчета на растяжение.

По Дополнению к приложению 6 для этих труб 1080 кН, а кН.

По формуле (2.49) определим длину 3-й секции

м.

Для 3-й секции достаточна длина м, кН.

кН.

Конструкция обсадной колонны 146 мм

Номер секции (снизу-вверх)

Группа прочности

Толщина стенки, мм

Длина секции, м

Вес секции, кН

1

Дс

7,7

240

64,32

2

Дс

7,0

1290

316,05

3

Дс

6,5

1470

336,63

Всего

3000

717,00

Примечания.

  1. 1. Конструкция колонны, составленная из труб поГОСТ 632-80 с треугольной резьбой весит 783,40 кН (см. аналогичный пример в п.16.3 Инструкции [1]), то есть на 9,26% больше.

  2. 2. Для аналогичных условий колонна, составленная из труб по ГОСТ 632-80 (исполнение А) группы прочности "Д" (аналог "Дс" категории 2), с резьбой ОТТМ (аналог "Батресс") будет весить 738,85 кН, то есть на 3,05% больше.

  3. 3. Экономия веса достигается за счет высокой точности изготовления труб по ТУ 39-0147016.40-93 (овальность 0,005, вместо 0,0075; разностенность 5% вместо 12,5%).