Файл: Элияшевский, И. В. Типовые задачи и расчеты в бурении учеб. пособие.pdf

На основании приведенных выше расчетов предполагаемая ко­ лонна бурильных труб будет составлена: верхняя часть длиной 1500 м из труб диаметром 127 мм стали группы прочности К с толщиной стенки 9 мм; нижняя — длиной 2000 м из труб диаметром 127 мм стали группы прочности Д с толщиной стенки 9 мм.

Общий вес колонны равен

прочности для нижней секции определяется аналогично одноразмерной колонне, а для верхней секции — из выражения

где Zj — длина нижней секции в м; 1п — длина верхней секции в м; дЬр — вес

Расчет низа бурильной колонны на прочность при роторном способе бурения

Определим коэффициент запаса прочности в нижней части ко­ лонны

где сгт — предел текучести материала труб; ан — приведенные на­ пряжения, возникающие в нижней части колонны труб,

- / К-.Ж + а „з )2 - 1- 4 т 2,

осж — нормальное напряжение сжатия в нижней части колонны бурильных труб, равное

_ G _

^СЖ р >

где G — осевая нагрузка на долото в кгс; F — площадь поперечного сечения тела гладкой части бурильной трубы в см2.

В связи с наличием в нижней части колонны УБТ напряжение сжатия в бурильных трубах равно нулю, т. е. осж = 0, тогда

в н = 1 / о 2из + 4т2,

аиэ — изгибающее напряжение в резьбовом соединении нижней части колонны, равное

а . . - 2000^ .

29

где / — возможная стрела прогиба бурильного замка в см

i 1,1-Од D3

1 = Й -(Д4- й4)’

где D u d — соответственно наружный и внутренний диаметры бурильных труб в см.

I — длина полуволны, возникающей в нижней части колонны бу­ рильных труб от совместного действия центробежных сил и нагрузки на долото, равная

30

W = 133,3 см3 — осевой момент сопротивления высаженного конца

бурильной трубы в основной плоскости резьбы (см. табл. 9 при­ ложения).

П р и м е ч а н и е . Величину W можно также определить по формуле

W - —

32 ‘ D

где D и d — соответственно наружный и внутренний диаметры высаженного конца бурильной трубы в см.

Подставляя значения компонентов в приведенную выше формулу, получаем

Величину касательных напряжений в нижней части бурильных

в бурильных трубах, расположенных над УБТ. Значения осталь­ ных компонентов приведены выше.

У х. в = 18,8 • 10"5• 1,20 * 0,1272 • 75 • Ц 81-7= 9,5 кВт = 12,8 л. с.

N д = 31,9 л. с. — была определена выше.

N = 12,8 + 31,9 = 44,7 л. с.

Тогда

Подставляя аиз и т в формулу для определения ан, находим

о„ = V 2822 + 4 • 2952 = 652 кгс/см2.

Коэффициент запаса прочности в нижней части колонны равен

что достаточно.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ ТРУБ ЛБТ НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ РОТОРНОМ СПОСОБЕ БУРЕНИЯ

Задача 17. Скважину глубиной 6000 м бурят роторным способом бурильными трубами ЛБТ диаметром D = 144 мм. Толщина стенки труб ЛБТ 6 = 10 мм; удельный вес материала труб ум = 2,8 гс/см3;

31

удельный вес глинистого раствора уГл. р = 1,3гс/см3; скорость враще­ ния стола ротора пр = 40 об/мин; диаметр долота D a = 190 мм; длина УБТ /у = 150 м; вес 1 м труб УБТ qy = 97 кг; коэффициент запаса прочности труб по пределу текучести К = 1,25; осевая нагрузка на долото G = 10 тс.

Решение.

Расчет верхней части колонны труб ЛБТ на прочность при роторном способе бурения

Определим коэффициент запаса прочности труб ЛБТ на устье

где от — предел текучести материала труб ЛБТ. Согласно данным табл. 14 приложения, нт = 3300 кгс/см2; — приведенные напря­ жения, возникающие в верхней части колонны труб ЛБТ при ро­ торном способе бурения,

огв = 1/а®.+ 4т2.

Здесь а0 — растягивающее напряжение, определяемое по формуле

[(г—iy) ?пр+гу?у]

Значения букв, входящих в формулу, те же, что и в предыдущей задаче: Ч = 6000 м; 1у = 150 м; qy = 97 кг; qnp = 10,7 кг — вес

1 м труб ЛБТ с учетом веса утолщенных концов и замка (см. табл. 13 приложения); угл р = 1,3 гс/см3; ум = 2,8 гс/см3; F = 32,6 см2 —

площадь поперечного сечения тела гладкой части бурильной трубы ЛБТ (см. табл. 13 приложения).

При расчете труб ЛБТ необходимо учитывать потери веса колонны в жидкости.

Подставляя данные в формулу, получаем

Значения букв те же, что и в предыдущей задаче.

^ = ^ х. в+ ^ д;

/Vx_в= 18,8 • 10~5 • 1,3 -0Д142 -6000 •401>7= 10 кВт = 13,6 л. с.

1\Гд= 46,4-10-4/К7Т>дгар;

32