CC BY
90
УПРАВЛЯЮЩИЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
УДК 658.012.011.56.005:681.3
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ОБСАДНЫХ КОЛОНН ДЛЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
А.В. ТРОХОВ
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого»,
Республика Беларусь
А.И. ЮРОВИЦКАЯ
НВП «Модем», г. Гомель, Республика Беларусь Т.А. ТРОХОВА
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого»,
Республика Беларусь
Применение компьютерного моделирования и автоматизированного синтеза при проектировании нефтяных и газовых скважин является необходимым условием повышения качества выполняемых инженерно-конструкторских разработок в этой области. Внедрение автоматизированных рабочих мест (АРМ) позволяет повысить точность расчетов, уменьшить вероятность нештатных и аварийных ситуаций при функционировании скважины, что в конечном итоге приводит к значительной экономии средств.
АРМ «Расчет обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин» предназначен для реализации следующих основных функций:
• ввод исходных данных для расчета обсадной колонны;
• построение эпюр внешних и внутренних давлений и избыточных внешних и внутренних давлений по моментам времени;
• построение обобщенной эпюры;
• проектный расчет конструкции обсадной колонны;
• проверочный расчет конструкции обсадной колонны.
Основными компонентами АРМ являются:
- интерфейсный блок,
- расчетный блок,
- блок ведения нормативно-справочной информации,
- блок формирования отчетов,
- сервисный блок.
Расчетный блок функционирует в четырех основных режимах: режим выбора типа колонны, режим ввода исходных данных, режим построения эпюр и расчетный режим. Автоматизированный расчет ведется на основании инструкции по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин [1].
В качестве исходной информации в АРМ используются данные о цементировании, испытании на герметичность, данные для расчета наружного и внутреннего давления, данные для выбора труб и резьбовых соединений. Ввод исходных данных
необходимо осуществлять с учетом конкретных условий бурения: пластовых давлений, давления гидравлического разрыва пласта, давления на устье скважины и т. д.
В качестве результатов работы расчетного блока выступают такие параметры,
как:
- количество секций;
- диаметр обсадной трубы для конкретной секции;
- толщина стенки обсадной трубы для конкретной секции;
- группа прочности обсадной трубы для конкретной секции;
- вес секции;
- потребность в обсадных трубах на выбранные скважины.
Для сформированной конструкции обсадной колонны можно провести проверочный расчет, а также контроль полноты расчетов по типам колонн по скважине в сравнении с конструкцией скважины из геолого-технического наряда.
На рис. 1 приведен вид окна расчетного блока АРМ при работе в режиме ввода исходных данных.
Рис. 1. Интерфейс при вводе исходных данных
Работа АРМ в режиме построения эпюр завершается выводом эпюр давлений в графическом и табличном виде. Эпюры наружных, внутренних и избыточных давлений строятся для расчетных моментов времени в динамическом режиме. При изменении момента времени расчет проводится заново и изменяется вид полученных эпюр. На рис. 2 приведен вид интерфейсного окна системы при работе в режиме построения эпюр давлений.
Одним из главных режимов работы АРМ является режим расчета колонны, который проводится на основании данных, полученных при построении эпюр. При работе в этом режиме осуществляется выбор обсадных труб и резьбовых соединений
УПРАВЛЯЮЩИЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
45
для них с учетом геолого-технических условий бурения, выбранной конструкции и метода эксплуатации скважин.
Рис. 2. Результаты расчетов в режиме «Эпюры»
Автоматизированный расчет обсадных колонн производится по максимальным значениям избыточных наружных и внутренних давлений, а также осевых нагрузок. Оптимальный подбор труб и резьбовых соединений осуществляется по иерархическому критерию, в котором учитываются в первую очередь сминающее давление, затем - избыточное внутреннее давление и растягивающие нагрузки, при которых достигается предел прочности.
На рис. 3 приведены результаты проектного и проверочного расчетов обсадных колонн. Проверочный расчет выполняется в том случае, если инженер-пользователь АРМ вносит корректировки в конструкцию обсадной колонны непосредственно в таблице проверочного расчета. В случае некорректных изменений в структуре и параметрах колонны об этом выдается сообщение после выполнения проверочного расчета.
АРМ является частью программного комплекса автоматизации проектирования скважин, имеет общесистемное информационное обеспечение, получает исходные данные из таких АРМ, как «Геолого-технический наряд», «График совмещенных давлений и конструкция обсадных колонн» и т. д. Результаты работы АРМ передаются в подсистему материально-технического обеспечения.
и- Р<И.И11! I ибЧ-йДПЫКПилиПН
Ф'|1П !_рь1-ЦС.1 Чтил |_грь"|-гн 1МП-1 НТЧГ- МТЧГСТ11 ( ПТГИГ !Э|'_П *_
I Ьгор ноео ч «алонны | еопоннь ] Н А ► Н Ш У "' | V 5Г ^ ^ в
^к■_■ ипг-ся I {цшммн д^-йпк1Р 145 ЛЕТЕШ^НСКДЯ Ч* Б 51
=]£]«]
Кпппммп | игт.п,! и," ;,а\ шип £ н п|П11 Ка( -1 ?т |
ЛктЕ-гг-ал пут; Нл; ф.е ч/т; ^^еп.
Г рт гг |йрпгчгг ит Ц° ~/^1етр 1 илщина 1 р. ИЭ1-Н Исп. 11 ?■= ь Ь .с-ое^ Ноэф раст. Кс-нф ?нят. |И5 1_ере
■ ДЦ ГГ 1
1-
л&и 'Ь; л 1- л 1 Ш1И 111 1. ■■■ '1 1 * .1
1.. ‘1
2Ьои 2ьш чи 1и ЬЗ Ь Ь Л 1 1-ЫВ 11.' 1.-м '1Хс
2500 2225 '40 9 23 Д Е СП" 5.34 114 173 1.7Ё
?лт ■4л Я Л п Р СТТ~ 1 11 1 1 3 1Ё
оппп '4Л 9 ?1 р Р СТЫ 1зпз I IV 7 37 ?7Г
1853 ■5Л ■ жэ 10 53 д Е :ттч 3.23 1.СС 2.33 2.11
1520 ■ 90 ■ жэ 0 23 д Е :т™ 2.36 1.СС 1.33 1.Е1
11:0 0 ■ 4£. 0 ^3 д С :ттч 1.47 1.2е. 1.42 1.СС
I ^1
Пппг"Г"ими!Ъ г-^ипт! . ит цр н'г метр 1 илщина 1 р.т)эч-. Исп. Г?^ьС.сое^ Иочф раст. Кс-нф ?ыят. 1Н! 1_ере /
г 1 ЗООС знв ■40 9 23 □ □ 1ТТ~ 17.04 1.24 2.32 2.СС
2иии чи У 23 Д \- СМ Ш.01 111 1./Ч 1..' -1
2Ьэ11 чи 111 ^ t t СМ Ы.'1Ь 11.' 1.М
2500 'ГГХ, 40 9 23 д Е СП" 5.31 1.01 173 1.7Е
2225 2000 '40 9 23 л Е СП- 7.55 1.11 3.' 4 3.1Ё
™п ёяп '40 9 Л р Р сттч (3 04 1 Г? ? 37 ?7Г
1Я^П япо '40 1П =51 д Р СТТЧ ^ "ТО 1 ГГ ? 13 ? 1'
1500 ■ до ■40 0 23 д Е :т™ 2.313 1.с: 1.33 1.Е1 -
Г Рим . иг.. |иЛЫ1Ь I1 'чшию ииииль .. Ь ^1 : 1 и. |. и .| л1 ■ 1-1 _КИ |Ы 1 1 риб иль иОицл ИД Ку[) |
Ри_<оп:йр сс.1: Зопш. Н 1
'ЮН
Рис. 3. Результаты расчета конструкции обсадной колонны
АРМ «Расчет обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин» внедрен в промышленную эксплуатацию в Светлогорском управлении буровых работ РУП «Производственное объединение «Белоруснефть».
Список литературы
1. Инструкция по расчету обсадных колонн для нефтяных и газовых скважин РД 39-7/1-0001-89. - Куйбышев, ВНИИТнефть, 1989.
Получено 19.02.2004 г.
