Одним из главных условий обеспечения качественного цементирования обсадных колонн скважин является полнота замещения жидкостей в кольцевом пространстве, что достигается в том числе обеспечением концентричного положения обсадной колонны в стволе скважины. Для расчета расстановки центрирующих элементов для обеспечения заданного эксцентриситета обычно используется алгоритмы, основанные на применении международного стандарта ISO 10427-2:2004. Представленные в ISO 10427-2:2004 формулы применимы только для вычисления прогиба обсадной колонны между двумя одинаковыми центраторами. При этом предполагается, что если стрела прогиба колонны между двумя центраторами превышает номинальную величину зазора между колонной и стенкой скважины, то эксцентриситет на всем интервале между центраторами равен единице. В то же время фактические замеры в скважинах с использованием скважинных гамма-дефектомеров-толщиномеров (СГДТ) показывают, что эксцентриситет обсадных колонн крайне редко обращается в единицу.
В статье предложен подход к расчету эксцентриситета обсадных колонн в стволе скважины с учетом возможного провисания обсадной колонны между муфтами. Прежде всего определяется величина прогиба между двумя ближайшими центраторами. Порядок расчета прогиба колонны стандартный и основан на том, что в каждой точке трубы на нее действуют сила тяжести, направленная вниз; сила Архимеда, направленная вверх; растягивающая сила от веса ниже расположенной части колонны, действующая вдоль оси колонны; изгибающая сила при изменении зенитного и/или азимутального угла, направленная перпендикулярно оси колонны. Прогиб колонны в каждой точке зависит от равнодействующей всех перечисленных сил. Если центраторы установлены на каждой трубе, то максимальный прогиб и, следовательно, минимальный зазор будет отмечаться в середине каждой трубы. Если зазор на середине расстояния между центраторами превышает полуразность наружных диаметров муфты и тела трубы, то считается, что муфта не касается стенки скважины, в противном случае на середине между двумя центраторами появляется дополнительная точка опоры. Если между центраторами более двух труб, то в этом случае вероятных исходов несколько: все муфты касаются стенок скважины, все муфты не касаются стенок скважины, стенок скважины касаются только некоторые муфты. Расчет прогиба колоны между двумя муфтами или между муфтой и центратором аналогичен расчету прогиба колонны между двумя центраторами. Показано, что предложенная методика обеспечивает более точное прогнозирование эксцентриситета колонны. Подход реализован при разработке специализированного программного обеспечения для расчета расстановки центраторов в ПАО «Сургутнефтегаз».
Список литературы
1. ISO 10427-2:2004. Промышленность нефтяная и газовая. Оборудование для цементирования скважин. Ч. 2. Размещение центратора и испытание стопорной муфты / пер. с англ. под ред. К.Б.Исаева. – М: ВНИИКИ, 2005. – 27 с.
2. Juvkam-Wold H.C., Baxter R.L. Discussion of Optimal Spacing for Casing Centralizers // SPE-13043-PA. – 1988. – https://doi.org/10.2118/13043-PA.
3. Juvkam-Wold H.C., Wu J. Casing Deflection and Centralizer Spacing Calculation // SPE-21282-PA. – 1992. – https://doi.org/10.2118/21282-PA
4. Kinzel H., Koithan T. Planning the Cementing Job Incorporates Data Management and Technical Expertise – A New Software to Calculate the Optimum Placement of Mechanical Cementing Products // SPE-38130-MS. – 1997. – https://doi.org/10.2118/38130-MS
5. Blanco A., Ciccola V., Limongi E. Casing Centralization in Horizontal and High Inclined Wellbores // SPE-59138-MS. – 2000. – https://doi.org/10.2118/59138-MS
