Бурильная колонна для ГЛ-10.. 4. бурильная колонна назначение и состав бурильной колонны
![]()
|
породе, либо с учетом степени присутствия каждого вида пород. При вращении труб над забоем можно принять ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяется количество труб основной ступени n. Приближенное количество труб ![]() ![]() где ![]() Количество труб округляется до ближайшего целочисленного значения с таким расчетом, чтобы получить целое число утяжеленных бурильных свечейn01, и уточняется длина УБТ основной ступени: ![]() Определяется общая длина ![]() ![]() При роторном бурении: ![]() ![]() а также осевые составляющие веса КНБК с учетом плавучести и сил трения ![]() При бурении забойными двигателями: ![]() ![]() ![]() где ![]() Длина колонны СБТ L1 определяется как разность длины ствола скважины за вычетом длины КНБК ![]() 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 ![]() 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 ![]() 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: ![]() где ![]() ![]() ![]() 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 ![]() ![]() ![]() Если ![]() ![]() Центральный угол ![]() ![]() ![]() При выполнении условия ![]() ![]() ![]() ![]() Зенитный угол ![]() 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 ![]() Вычисляются осевые напряжения растяжения ![]() ![]() где Fг – определяется по (4.1); ![]() 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 результирующие напряжения. В общем случае, когда в поперечных сечениях труб возникают растягивающие ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() При приближенных расчетах колонны для наклонных скважин допускается (по согласованию с руководителем проектирования) определять ![]() - при бурении наклонных скважин ![]() - при бурении вертикальных скважин ![]() 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
|