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

Решение. Длина дуги (участка набора кривизны) определяется по формуле

D E n а

ОизгЗбО

где D — диаметр обсадной колонны в см; Е — модуль Юнга в кгс/см2; а — угол искривления ствола скважины в градусах; сгизг — макси­ мальные напряжения изгиба в кгс/см2.

Тогда

1 = 21,9' 2,1 - Ю » - 3 . 1 4 - 2 0 = 3 2 о о о см = 320 м.

250 • 360

Задача 258. Определить интервал бурения при использовании кривого переводника, если приращение угла искривления на 10 м

проходки 1,5°; угол наклона ствола скважины 12°, а азимут нужно изменить на 40°.

Решение. Интервал бурения при изменении азимута опреде­ ляется по формуле

где фп — угол между фактическим и необходимым направлениями стволов в пространстве; Да1о — угол приращения искривления ствола скважины.

где фр — угол изменения азимута (разность азимутов фактического

г = 4 4 - 10 = 54> м-

1,0

Определение длины УБТ, устанавливаемых над кривым переводником

Задача 259. Определить длину утяжеленных бурильных труб, устанавливаемых над кривым переводником, если компоновка со­ стоит из турбобура Т12МЗ-10" 1 м; УБТ диаметром 178 мм.

Решение. Длина УБТ определяется по формуле

где Q — вес турбобура и долота в кг (см. табл. 3 и 49 приложения); b — расстояние от места изгиба кривого переводника до режущей

423

кромки долота вм; ду — вес 1 м утяжеленных бурильных труб в кг (см. табл. 10 приложения).

Тогда

Определение дополнительных усилий, возникающих при наклонно-направленном бурении

При спуске и подъеме забойных двигателей через искривленные участки ствола скважины возникают дополнительные усилия, кото­ рые не должны заметно влиять на спуско-подъемные операции. Кроме того, в инструменте, работающем на искривленном участке ствола, не должны возникать напряжения, превосходящие предел -текучести.

При спуске турбобура через искривленные участки ствола сква­ жины напряжения, возникающие в корпусе турбобура, не должны превышать предела текучести. В табл. 86 приведены значения ра­

диусов искривления ствола скважины, вычисленных, исходя из этих условий.

Т а б л и ц а 86

Турбобур

Обсадные трубы, спускаемые в наклонно-направленные сква­ жины, необходимо проверять на максимальные напряжения изгиба.

При бурении скважин турбинным способом бурильная колонна воспринимает реактивный момент, равный по величине активному моменту, развиваемому на валу турбобура. Под действием реактив­ ного крутящего момента колонна бурильных труб закручивается. Поэтому необходимо определять максимальный угол закручивания колонны бурильных труб. Практически принимается величина угла закручивания 3—5° на каждые 100 м длины 168-мм и 146-мм буриль­ ных труб.

Задача 260. Определить дополнительные усилия, необходимые для спуска турбобура Т12МЗ-8"1 через искривленный участок ствола скважины диаметром 243 мм, если радиус искривления ствола составляет 300 м.

424

Решение. Величина дополнительных усилий может быть опреде­ лена по формуле

где р, — коэффициент трения металла о породу, принимается рав­ ным 0,2 (см. табл. 50 приложения); Е — модуль Юнга в кгс/см2

(2,1-10е); / — момент инерции турбобура в см4, I = 0,049^; R — радиус искривления ствола скважины в см; D0 = DCKB — dT; Z)CKB —

q l, m

2000

1500

woo

5 0 0

Рис. 74. Зависимость между радиусом искривления ствола скважины и дополни­ тельными усилиями, необходимыми для пропуска забойных двигателей через

искривленные участки ствола скважины.

Первая цифра на кривых указывает условный размер турбобура, вторая — номер долота. Пунктирной линией показана зависимость между радиусами искривле­ ния ствола и минимальной длиной забойного двигателя.

зависимости между радиусом искривления ствола и дополнитель­ ными усилиями, необходимыми для пропуска забойных двигателей через искривленные участки ствола скважины.

Задача 261. Определить осевое усилие, необходимое для подъема колонны диаметром 140 мм и толщиной стенки 9 мм из искривлен­ ного участка ствола скважины, если радиус искривления ствола 400 м; плотность глинистого раствора 1,18 т/м3; угол обхвата 45°; угол наклона ствола в начале рассматриваемого участка 25°; осевое усилие в начале участка 10 тс.

425

в начале рассматриваемого участка, в тс; Рк — осевое усилие для подъема колонны, прикладываемое в конце рассматриваемого уча­ стка, в тс; р, — коэффициент трения металла о породу (см. табл. 50

в начале рассматриваемого участка; у — угол трения;

у = arctgp = arctg 0,3 = 16° 42'.

Тогда

Здесь 0,785 — перевод 45° в радианы (см. табл. 51 приложения); ео,2з — см_ та5д 52 приложения.

Задача 262. Определить величину нагрузки на крюке при подъеме колонны, если наклонно-направленная скважина пробурена по трехинтервальному профилю плоскостного типа. Величина вер­ тикального участка 150 м; радиус искривления ствола 500 м; длина прямолинейного наклонного участка 1200 м; диаметр бурильной

колонны 146 мм; толщина стенки труб 9 мм; удельный вес глини­ стого раствора 1,4тс/м3; угол обхвата 45°;. вес долота, турбобура и УБТ 4 т.

Решение. Осевое усилие, необходимое для подъема колонны, определяется по формуле

Рк= (Рн + qL) К 1-\- qRKz -{- qH

где Рк — осевое усилие для подъема колонны, прикладываемое

426

L — длина прямолинейного наклонного участка в м; R — радиус искривления ствола; Н — величина вертикального участка в м; К г, К 2 — коэффициенты, определяемые по формулам

Кх= (cos / + р sin f)

К 2 — [sin (/ + 2у) e^f — sin 2у].

Рис. 75. Номограмма для определения на­ грузки на крюке при подъеме инструмента из наклонной скважины.

у= arctg р — arctg 0,3 = 16° 42'.

Кх= (cos 45° + 0,3 sin 45°) е°.3‘ = (0,707 + 0,3 • 0,707) е0-2355 = 1,16.

Здесь 0,785 — перевод 45° в радианы (см. табл. 51 приложения); е of23 — см. та5л 52 приложения

К 2= [sin (45° + 2*16° 42') е°.3• o.tss _ sin 2 .16° 42'] =0,685.

Эти коэффициенты можно также выбрать по следующей номо­ грамме (рис. 75).

427

Тогда

Рк= (4 + 0,03 • 1200) 1,16 + 0,03 • 500 •0,685 + 0,03. 150 = 61,3 т.

Задача 263. Определить нагрузку на крюке при спуске обсадной колонны диаметром 219 мм с толщиной стенки 9 мм в скважину на глубину 1800 м при отклонении ствола скважины от вертикали

а = 20°.

Решение. Вес 219-мм обсадной колонны составит

Qo = Н Jq- <?м!

где q0 — теоретический вес 1 м трубы в кг (см. табл. 50); L — глу­ бина спуска колонны; qM— вес муфты в кг (см. табл. 50).

где р — коэффициент трения металла труб о пород-у, равный 0,25 (см. табл. 50 приложения).

Тогда

QKf = 86 800 cos 20е (1 - 0,25 tg 20°) = 86 800.0,94 (1 - 0,25 •0,364) =

= 73 780 кгс = 73,78 тс.

Задача 264. Определить нагрузку на крюке при спуске 146-мм обсадной колонны с толщиной стенки 10 мм в скважину на глубину

2500 м, если отклонение ствола скважины от вертикали соста­ вляет 25°.

Решение. Решение аналогично задаче 263. Вес 146-мм обсадной колонны составит

<20= 33,5.2500 + - ^ р 8 = 85 750 кг = 85,75 т.

Задача 265. Определить максимальные местные напряжения при спуске 146-мм обсадной колонны в ствол скважины, изогнутый по дуге окружности радиусом 70 м.

Решение. Максимальные местные напряжения определяются по формуле

DE

428