Бурильная колонна для ГЛ-10.. 4. бурильная колонна назначение и состав бурильной колонны
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
породе, либо с учетом степени присутствия каждого вида пород. При вращении труб над забоем можно принять  , а для участков бурильной колонны, расположенных в обсадной колонне,  в зависимости от смазывающих свойств бурового раствора. и  – массы и длины погонного метра УБТ переходных ступеней;  – масса забойного двигателя.Определяется количество труб основной ступени n. Приближенное количество труб  будет равно  , (4.67)где  – длина одной трубы, равная 12 м для горячекатаных УБТ и 6 м для УБТС. Количество труб округляется до ближайшего целочисленного значения с таким расчетом, чтобы получить целое число утяжеленных бурильных свечейn01, и уточняется длина УБТ основной ступени:  . (4.68)Определяется общая длина  .и вес  КНБК.При роторном бурении:  ; (4.69) , (4.70)а также осевые составляющие веса КНБК с учетом плавучести и сил трения  . (4.71)При бурении забойными двигателями:  ; (4.72) ; (4.73) , (4.74)где  –длина забойного двигателя.Длина колонны СБТ L1 определяется как разность длины ствола скважины за вычетом длины КНБК  (4.75)4.8. Расчет бурильной колонны на прочность Задачей расчета является составление рациональной компоновки бурильной колонны, способной противостоять всем видам нагрузок, возникающих в бурильной колонне при выполнении любых видов работ в скважине в процессе ее проводки. Для этого определяются результирующие напряжения  в наиболее нагруженных (опасных) сечениях колонны. Расчет бурильной колонны на прочность производится обычно применительно к моменту окончания бурения скважины или же (при необходимости) к моменту окончания бурения отдельных интервалов, если есть основания полагать, что уровень напряженного состояния бурильной колонны при этом может быть выше, чем в конце бурения скважины. При бурении забойными двигателями бурильная колонна рассчитывается на сопротивление: - суммарным (с учетом напряжений изгиба, кручения) осевым растягивающим нагрузкам; - внутреннему и наружному избыточным давлениям; - смятию в клиновых захватах. При роторном бурении или бурении ЗД с постоянным вращением труб бурильная колонна, дополнительно к перечисленным, рассчитывается также на усталостную прочность (выносливость). 4.8.1. Расчет бурильной колонны на статическую прочность Расчет начинается с определения осевых растягивающих нагрузок на бурильные трубы по приведенным выше формулам в зависимости от производимых в скважине работ. Предварительно составленная бурильная колонна помещается в скважину, и выделяются характерные участки в соответствии с профилем скважины и КБК так, чтобы на каждом характерном участке располагались трубы одинакового диаметра, толщины стенок и материала. К концам участков труб прикладываются осевые растягивающие силы. Осевая сила в конце предыдущего участка (считая сверху вниз) является в то же время осевой нагрузкой в начале последующего участка колонны. Переходные сечения в целях удобства обозначаются цифрами. Определение нагрузок начинается с сечения, где осевые силы отсутствуют. Применительно к СПО таковым является нижний конец КНБК (долото), а к процессу бурения – σ - нейтральное сечение (где осевые силы отсутствуют). Далее последовательно определяются осевые растягивающие силы в начале каждого характерного участка Fн по формулам в зависимости от его конфигурации вплоть до устья скважины. Уточняются базовые и расчетные коэффициенты трения в зависимости от вида выполняемых в скважине работ. Применительно к процессу СПО первым характерным участком будет КНБК. Средняя интенсивность распределенных по длине КНБК сил qср определяется по формуле  ,. (4.76)где qi и Li- вес погонного метра и длина ступеней УБТ. При роторном бурении в (4.76) и во всех последующих формулах полагается Мзд = 0. Определяется зенитный угол α на стыке УБТ – СБТ:  , (4.77)где  - конечный зенитный угол скважины; - центральный угол, стягивающий дугуLн, определяемый по формуле , (4.78)где Rи– радиус искривления на участке расположения КНБК (обычно это участок снижения зенитного угла). Применительно к процессу бурения, проработки, расширки расчеты ведутся по формулам для спуска колонны. При бурении основная часть КНБК будет находиться в сжатом состоянии, а остальная - в растянутом. В предположении, что  - нейтральное сечение приходится на первую ступень УБТ., вычисляется длина сжатой части КНБК  по формуле . (4.79)Если  , то - нейтральное сечение действительно приходится на первую ступень УБТ.Центральный угол  , стягивающий дугу ,определяется по той же формуле (4.78), а зенитный угол - нейтрального сечения –по формуле (4.77). В эти формулы подставляются значения параметров для сжатой части КНБК.При выполнении условия длина растянутой части УБТ первой ступени  составит  ,а длина растянутой части КНБК  . Зенитный угол  на стыке УБТ – СБТ не зависит от того, сжата КНБК или растянута и по – прежнему определяется по (4.77).Средняя интенсивность распределенных по длине растянутой части КНБК сил определяется по (4.76), в которую подставляются параметры только растянутой части КНБК без ЗД, а средний радиус вращения труб (для расчета момента трения) будет равен  . (4.80)Вычисляются осевые напряжения растяжения  от суммарных растягивающих нагрузок Fн, обусловленных действием собственного веса с учетом плавучести, сил трения и гидравлической нагрузки на трубы Fгпо формуле , (4.81)где Fг – определяется по (4.1);  - площадь наиболее нагруженного сечения труб.При одноразмерной колонне Fн представляет собой осевое усилие на устье (в первой сверху трубе) и вычисляется по формуле (4.9). При многоступенчатой колонне, составленной из труб, изготовленных из одного и того же материала, Fн в нижерасположенных сечениях (кроме сечения в начале участка набора зенитного угла) определяется только в том случае, если их площадь сечения меньше, чем у труб, расположенных у устья. В противном случае Fн определяется также в переходных сечениях. Напряжения поперечного изгиба в переходном сечении от вертикального участка к участку набора зенитного угла вычисляются по (4.40). Моменты трения по участкам вычисляются по формулам (4.49) - (4.53), суммарный момент трения – по (4.48), крутящий момент в процессе бурения - по (4.44). Касательные напряжения  вычисляются по (4.54).Вычисляются результирующие напряжения. В общем случае, когда в поперечных сечениях труб возникают растягивающие , изгибающие  и касательные напряжения, результирующие напряжения согласно отраслевому РД [3] определяются по формуле (4.82)При приближенных расчетах колонны для наклонных скважин допускается (по согласованию с руководителем проектирования) определять по формуле- при бурении наклонных скважин  ; (4.83)- при бурении вертикальных скважин  (4.84)Запас статической прочности должен быть не меньше нормативных, установленных отраслевыми руководящими документами [3], значения которых приведены в табл. 4.17. Таблица 4.17 - Нормативные коэффициенты запаса прочности бурильной колонны
| ||||||||