Курсовая бурение. Курсовой проект по дисциплине Бурение нефтяных и газовых скважин на шельфе
 Скачать 429.63 Kb.
|
2.6 Выбор компоновки и расчет колонны бурильных трубОтношение диаметра УБТ к диаметру долота по СТ СЭВ 1385-78 [8] должно составлять 0,75 ÷ 0,85 для DД < 295,3 мм и 0,65 ÷ 0,75 для DД > 295,3 мм. При этом диаметр УБТ или его нижней секции не должен быть больше диаметра забойного двигателя. При выборе диаметра труб бурильной колонны по ГОСТ 631-75 [9] необходимо обеспечить отношение диаметров бурильной колонны и УБТ (а также диаметров секций УБТ) 0,70-0,80. Длина комплекта одноступенчатого УБТ определяется из условия:  где РД - осевая нагрузка, Н; G - вес забойного двигателя, Н; qУБТ- вес 1 м УБТ, Н/м; ρр и ρт - плотность соответственно бурового раствора и материала труб, кг/м3. В таблице 18 представлены результаты выбора рациональных диаметров УБТ, БТ и комплекта одноступенчатого УБТ. Таблица 18. Расчета компоновки бурильной колонны
Проверочный расчет бурильной колонны осуществляется с целью определения напряжений в отдельных ее элементах от возникающих в процессе бурения усилий, а также для обеспечения необходимого запаса прочности. Расчеты проводятся по методикам, изложенным в методических материалах. Колонну бурильных труб рассчитывают из условия приложения растягивающих нагрузок и вращающего момента (процесс бурения) и растягивающих нагрузок с учетом сил сопротивления, возникающих при подъеме (подъем долота). В любом сечении бурильной колонны должно соблюдаться условие по 3-ей теории прочности:   где  σр, τ – напряжения в теле трубы рассматриваемого сечения, возникающие под действием соответственно растягивающих нагрузок и вращающего момента, МПа; А – коэффициент анизотропии материала труб (для стали А = 4, для алюминиевых сплавов А = 4,77); [σт] – предел текучести материала труб в рассматриваемом сечении, МПа (табл. 5); n– коэффициент запаса прочности (при бурении вертикальных скважин роторным способом n=1,4, забойными двигателями n=1,3; при бурении наклонных скважин, если градиент набора или спада кривизны более 4о на 100 м, n=1,45 и n =1,35 соответственно; при бурении в осложненных условиях коэффициенты запаса прочности необходимо увеличить на 0,05).Расчет наибольшего усилия растяжения Qр  (в ньютонах), возникающее в момент начала подъема бурильной колонны из скважины:  ,где LБТ, LУБТ – длина бурильных и утяжеленных труб соответственно, м; qБТ, qУБТ – вес 1 м бурильных и утяжеленных труб соответственно, Н/м; Q1– вес долота и КНБК, Н; Q2  – усилие затяжки инструмента при подъеме (обычно составляет 0,5-1∙105 Н); p – давление, развиваемое насосом в момент восстановления циркуляции при прихвате бурильной колонны (принимается максимальное по характеристике насоса), Па; dв – диаметр проходного отверстия трубы, м.Условие прочности при растяжении:  где Qр – наибольшее растягивающее усилие при подъеме колонны, Н; dн – наружный диаметр БТ, м; dв – внутренний диаметр БТ, м; [σр]  – предел прочности материала труб (табл. 19), МПа.Таблица 19. Механические свойства материалов
Касательные напряжения при кручении:  где  – крутящий момент,  ;  - полярный момент сопротивления площади поперечного сечения трубы при кручении, м3.Полярный момент:  Крутящий момент:   где  – коэффициент динамичности ( );  – угловая скорость вращения, с-1; n–частота вращения, мин-1.Подводимая мощность:  где  – мощность на вращение долота, Вт;  – мощность холостого вращения, Вт; L– суммарная длина бурильных труб, м;  – коэффициент крепости горной породы (для мягких – 2,6; для средних – 2,3; для крепких – 1,85).  Рассчитаем растяжения в процессе бурения:  Произведем проверку по III теории прочности:  где  - усилие растяжения в процессе бурения, МПа, по формуле: Расчеты показали, что III теория прочности выполняется для данных бурильных труб, а также результаты произведенных расчетов представлены в таблице 20. Таблица 20. Расчет бурильной колонны при подъеме из скважины
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, [σт]:
, [δ] %
м
, МПа