Розрахунок обсадних колон для похило спрямованих свердловин виробляють з урахуванням планованого профілю на стадії проектування або за фактичними даними інклінометрії стовбура свердловини.
Основна відмінність розрахунку обсадних колон для похило спрямованих свердловин від розрахунку для вертикальних свердловин полягає у визначенні запасу міцності на розтягнення, який проводиться в залежності від інтенсивності викривлення стовбура свердловини, а також розрахунку зовнішніх і внутрішніх тисків з урахуванням подовження стовбура свердловини.
Розрахунок зовнішнього і внутрішнього надлишкового тиску виробляють за формулами, наведеними в таблицях 7-9. При цьому розрахункові глибини визначають як проекції глибин по стовбуру свердловини на вертикальну площину.
Перехід від глибини по стовбуру свердловини до глибини по вертикалі здійснюється за формулою
де - глибина по довжині стовбура свердловини, м;
- подовження по глибині. м.
Значення визначається за фактичними даними інклінометрії стовбура свердловини, а на стадії проектування розрахунковим шляхом.
Якщо є фактичний або проектний профіль стовбура свердловини, то розрахунок Z допускається виробляти графічним методом по проекції на вертикальну площину. При загальному подовженні стовбура свердловини менше 50 м допускається проводити розрахунок тисків як для вертикальних свердловин (без коригування глибин).
Для побудови епюри надлишкових тисків на вертикальній осі відкладають значення глибин по стовбуру свердловини. відповідні характерних точках а в горизонтальному напрямку від точок - значення тисків, визначених за значенням вертикальних проекцій L, h, H. Отримані точки послідовно з'єднують між собою.
Вплив вигину обсадної колони враховується збільшенням запасу міцності на розтягнення в залежності від інтенсивності викривлення, розміру і міцності різьбового з'єднання.
Інтенсивність викривлення стовбура свердловини aо (викривлення на довжині 10 м в градусах) визначають на стадії проектування за формулою
де R - проектний радіус викривлення, м.
Для пробуреного стовбура a0 визначають за результатами інклінометрії.
Коефіцієнт запасу міцності на розтягнення для обсадних труб з трикутною різьбою на зігнутому ділянці стовбура (n 1 3) визначають за формулою
де n3 - коефіцієнт запасу міцності на розтягнення, що приймається для
вертикальної колони, (див. таблицю 12);
l - коефіцієнт, що враховує вплив розмірів з'єднання і його
міцності (додаток 21);
a0 - інтенсивність викривлення труб.
Мінімальні запаси міцності для труб по ГОСТ 632-80 [10] представлені в таблиці 14.
Таблиця 14 - Мінімальні запаси міцності для труб
Діаметр труб. мм
Допустиме навантаження розраховують за формулою
де Рстр - визначають згідно з додатком 7.
Для труб з різьбами трапецеїдального профілю і нормальним діаметром муфт (ОТТМ, ОТТГ, ТПВ і імпортних труб з різьбою «Батресс», «Екстрем лайн» VAM 'і ін.):
- при інтенсивності викривлення свердловин до 5 0/10 м для труб діаметром до 168 мм і до 3 0/10 м для труб діаметром більше 168 мм розрахунок на міцність з'єднання при розтягуванні роблять так само, як для вертикальних свердловин без урахування вигину;
- при інтенсивності викривлення від 3 до 5 0/10 м для труб діаметром більше 168 мм допустиме навантаження на розтягнення зменшується на 10%.
Коефіцієнт запасу міцності для гладкого тіла труби на зігнутому ділянці стовбура визначають за формулою
де n4 = 1,25 - коефіцієнт запасу міцності;
l1 - коефіцієнт, що враховує вплив форми тіла труби і її
міцності (додаток 22).
Допустиме навантаження для гладкого тіла труби з урахуванням вигину колони визначають з виразу
де F - площа перетину труби, мм 2;
sт - межа плинності матеріалу труби, МПа.
До початку розрахунку колон виділяють інтервали, в яких відбувалося (буде проводитися) відхилення стовбура свердловини (малюнок 5); збільшуючи кожен з них на 25 м в сторону гирла свердловини. Виділяють інтервал з максимальною інтенсивністю викривлення aоmax: