Статические напряжения на бурильную колонну. Расчет бурильной колонны на прочность от действий на нее статиче. Решение Длину убт можно определить, как где с скорость звука в материале убт (для стальных труб с 5100 мс)
 Скачать 55.82 Kb.
|
|
Дано: Глубина скважины 2500 м; диаметр долота Dд = 215,9 мм, подъем колонны производят достаточно быстро при включенных буровых насосах; частота вращения долота 400 об/мин; перепад в долоте – 4 МПа, перепад в ГЗД – 5 МПа, условия бурения – нормальные, колонна одноразмерная, плотность промывочной жидкости – 1250 кг/м3, сила трения при подъеме – 35 кН, осевая нагрузка на долото – 140 кН. Решение Длину УБТ можно определить, как  где с – скорость звука в материале УБТ (для стальных труб с = 5100 м/с); Тд – период продольных зубцовых вибраций долота с учетом деформируемости забоя, с; l1 – длина бурильного инструмента от забоя до УВТ, м; l2 – длина инструмента от забоя до верхней осевой опоры ГЗД, м. Tд рассчитываем по формуле  где  n – частота вращения долота, с-1 (при 400 об/мин имеем 6,67 об/с); R – радиус долота (принимаем 96 мм); r – радиус шарошки (принимаем 66 мм) долота; z – число зубцов периферии шарошки (принимаем 10). Тогда   Принимаем l1 =26 метра (длина 3ТСШ-195) и l2 = 2,8 метра. В этом случае  Принимаем длину УБТ 178 = 8 метров, qу = 1560 Н/м – одна свеча согласно ТУ 27.2-32698053-005-2005) Определим необходимую длину стальных труб в колонне для обеспечения нагрузки на долото (хотя по условиям задачи вся БК состоит из стальных бурильных труб)  где G, Gу, Gз – соответственно осевая нагрузка на долото, вес УВТ и забойного двигателя с присоединенными к его валу элементами, кН; b – учитывает Архимедову силу  ρ1, ρпк – соответственно плотности промывочной жидкости и труб ПК, кг/м3; qпк – вес одного метра труб ПК в воздухе с учетом замковых соединений, кН. Принимаем ρ1= 1250 кг/м3, ρпк = 7850 кг/м3, тогда  G принимаем равным   Тогда  Проведем расчет колонны на прочность при турбинном бурении. Определяем растягивающие напряжения в верхнем сечении колонны (из труб ПК) при наиболее тяжелых условиях для колонны, когда колонна поднимается из искривленной скважины с относительно большой скоростью при циркуляции жидкости (буровые насосы включены) в скважине  где Кд – коэффициент динамичности при подъеме или спуске колонны, принимаем 1,45; Fтл – площадь поперечного сечения тела БТ  dнл, dвл – наружный и внутренний диаметры БТ – 0,127 и 0,109 м соответственно; тогда  qу – вес 1 м УБТ, принимаем 1560 Н; qл, lл – вес 1 м и длина ЛБТ соответственно, Н/м и м – равно 0, так как не используется; bл – величина b для ЛБТ – равно 0, так как не используется; Рт, Рд – соответственно перепад в турбобуре и долоте – 4000000 и 3000000 Па, соотвественно; Fв – площадь поперечного сечения канала труб, 0,00933 м2; Gтр – величина сил трения колонны о стенки скважины (силы сопротивления, которые определяются расчетным или опытным путем), 30000 Н. Тогда  Таким образом, растягивающее напряжение равно 308 МПа. Проверяем условие  где σт – предел текучести рассчитываемых на прочность, МПа принимаем трубы группы прочности «Е» с 516 МПа пределом текучести; Кз – коэффициент запаса прочности для бурильных труб при бурении с забойными двигателями принимаем 1,5 среднее значение. Имеем  Условие выполняется, колонна работоспособна. |