Прогнозирование давления на обсадную колонну и цементный камень в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах в условиях ползучести горных пород

摘要

Смятие обсадных колонн является одним из наиболее сложных и дорогостоящих видов аварий в нефтегазовой отрасли, которые могут привести к ликвидации скважин по техническим причинам. В работе рассматривается задача о прогнозировании давлений, действующих на элементы крепи (обсадная колонна, цементный камень) с течением времени в процессе эксплуатации в интервалах, сложенных вязкопластичными породами. Аналитическое решение задачи расчета контактных давлений в обсадной колонне и цементном камне получим на основе задачи Ламе для составного толстостенного цилиндра при условии плоской деформации. В результате получены соотношения для определения давлений на обсадную колонну и цементный камень. На основе работ И.Р. Рабиновича получены выражения для расчета контактного горного давления на крепь наклонно-направленных и горизонтальных скважин во времени. На основе полученных формул разработана программа для ЭВМ в MS Excel для прогнозирования давления на элементы крепи вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин во времени на основе данных о диаметрах обсадной колонны, цементного кольца, свойств материалов крепи и горной породы, внутреннего давления в обсадной колонне, горного давления, характеристик ползучести горной породы, зенитного угла и ряда других параметров. При прогнозировании работы обсадной колонны через 10 лет получено, что с ростом зенитного угла давление на обсадную колонну и цементный камень на боковой стенке не изменяется, а давление на обсадную колонну и цементный камень на верхней стенке возрастает с максимальным значением, соответствующим горизонтальной скважине (90°), более чем в 2 раза превышая значения аналогичных давлений на боковой стенке.