Способ компенсации температурных деформаций обсадных колонн

 

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности осуществления способа при расширении температурного диапазона работ. Для комплектования свободной части обсадной колонны сначала устанавливают толстостенную секцию труб, над которой располагают секцию труб из титана, а затем-тонкостенную секцию труб. Длину секции труб из титана выбирают в соответствии с зависимостью L<SB POS="POST">TI</SB>=10<SP POS="POST">3</SP>δ<SB POS="POST">ст</SB>, где L<SB POS="POST">TI</SB> - длина секции труб из сплава титана, мм

δ<SB POS="POST">ст</SB> - суммарное удлинение толстостенной и тонкостенной секций труб, мм. Благодаря установке секции труб из титана обеспечивается снижение температурных напряжений в колонне вследствие протекания в отдельных секциях колонны разноименных деформаций. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Е 21 В 43/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1201483 (21) 4187474/23-03 (22) 28.01.87 (46) 15.03.90. Бюл. Н" 10 (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (72) К.Д.Басиев и Т.С.Есиев (53) 622.243.13 (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1201483, Kn. E 21 в 17/08, 1985. (54) СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ

ДЕФОРМАЦИИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН (57) Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности осуществления способа при расширении

Изобретение относится к бурению и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение надежности осуществления способа при расширении температурного диапазона работ.

На фиг.1 показана модель обсадной колонны для осуществления способа; на фиг.2 - приведены экспериментально полученные кривые распределения температурных деформаций обсадной колонны при повышении и понижении температуры последней.

Способ компенсации температурных деформаций обсадных колонн осуществляют следующим образом.

Свободную часть обсадной колонны комплектуют из следующих секций труб:

-сначала устанавливают толстостенную

„.SU 3550104 A 2

2 температурного диапазона работ. Для комплектования свободной части обсад" ной колонны сначала устанавливают толстостенную секцию труб,-. над которой располагают секцию труб из титана, а затем --тонкостенную секцию труб. Длину секции труб из титана выбирают в соответствии с зависимостью 1.@,103 ä, где 1т; - длина секции труб из сплава титана, мм; суммарное удлинение толстостенной и тонкостенной- секций труб, мм. Благодаря установке секции труб из титана обеспечивается снижение температурных напряжений в колонне вследствие протекания в отдельных секциях колонны разноименных деформаций. 2 ил. секцию труб 1, над ней располагают секцию труб 2 из сплава титана,,а затем тонкостенную секцию труб 3. Собранные секции труб 1,2,3 подвергают натяжению на величину собственного веса этих секций и осевого усилия в них, возникающего от нагрева.

Длину секции труб 2 из титанового сплава выбирают .в соответствии со, следующей зависимостью:

1;= 103dccrri где 1т,. - длина секции труб из сплава титана, мм; д с .- суммарное удлинение толстостенной и тонкостенной секций труб, мм.

Пример конкретного осуществления способа компенсации обсадной температурных деформаций колонны.

1550104

Способ компенсации температурных деформаций осуществляется на примере ! эксплуатационной колонны длиной 500 м,,диаметром 168 мм, состоящей (фиг,1), из трех секций - двух стальных (1 и 3) и одной титановой (2) между ними.

Согласно известному способу длина толстостенной стальной секции принимается равной 68 м, остальная вышележащая стальная секция равна 432 м.

Длину секции .из титана, которая рас полагается между двумя стальными, определяют удлинением стальных секций при изменении температуры на 32,5 C: 15

d«=el — а1 = (, М(1„+ 12)о4 dt(le+0 66 121 3)(li + 1 )

12, 5х

1„+ 1Л 1г+ 1з

20 х10 "32 5 500 - -- --"-"- - ---" "---=

12 510 32 5 506 6500 г

513,Ъ .=0,00463 м.

Зная суммарное удлинение стальных секций, находим длину секции труб 2 из титана по следующей зависимости:

1, — — — = 10з сР =0,00463 10з=

c .F т.; д1, ст °

=4,63 и.

Таким образом, с целью повышения надежности свободной части обсадной колонны длиной 500 м в условиях воздействия температурных деформаций

От нагрева и охлаждения необходимо

Между стальными секциями установить секцию труб из титанового сплава

ОТ-4 длиной 4,63 ""5 м. .В ходе проведения экспериментов на модели обсадной колонны была опре- 40 делена максимальная упругая деформация для сплава титана ОТ-4 при совМестном деформировании титановой секции со стальными в условиях жесткого защемления.

На фиг.2 приведены экспериментально полученные кривые распределения температурных деформаций как при повышении, так и при понижении температуры. Кривые 4 и 5 характеризуют изменение деформаций первой и второй стальных секций труб 1 и 3 соответственно. Кривая 6 характеризует изменение деформаций титановой секции труб 2.

Деформации соответствующих участков в ходе проведения экспериментов замерялись с помощью тензометров Гугенбергера с базой измерения 20 м и точностью 2 мкм.

Экспериментально полученная максимальная упругая деформация сплава титана на. базе 20 мм равна величине

20 мкм.

Таким образом, за счет установки между стальными секциями труб секции из сплава титана обеспечивается снижение температурных напряжений в колонне вследствие протекания в отдель-. ных секциях колонны разноименных деформаций (см. Фиг,2).

Формула и зобретения

Способ компенсации температурных деформаций обсадных колонн по авт. св. 1 1201483, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения на" дежности осуществления способа при расширении температурного диапазона работ, между толстостенной и тонкостенной секциями устанавливают секцию труб из сплава титана, причем длину последней выбирают в соответствии с зависимостью

1г. - 103 где 1;- длина секции труб из сплава титана, мм;

d - суммарнОе удлинение толсто» стенной и тонкостенной секций труб, мм, 1550104

0Иышенае аекпературы

Составитель В.Родина

Редактор А./1олинич Техред Л.Сердюкова Корректор И.Кучерявая

Заказ 253 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Понижение аеииераяу ы

»» ««» Ф»»» В