где D — наружный диаметр трубы в см; Е — модуль Юнга в кгс/см2; R — радиус искривления ствола в см; ак — коэффициент концентра ции напряжений, ак принимается равным 1,7—3.
Тогда
<ТМ= ^ ’в'тооо106 '2’5= ;5470 кгс/см2= 54,7 кгс/мм2,
что близко к пределу прочности труб, изготовленных из стали группы прочности С (табл. 87).
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
87 |
Группа прочности |
с |
Д |
К |
Е |
Л |
м |
р |
стали |
Временное |
сопротив |
|
|
|
|
|
|
|
ление |
изгибу, |
55 |
65 |
70 |
75 |
80 |
90 |
110 |
КГС/ММ2 |
................... |
Для стали группы прочности Д запас прочности составит 1,19, а для стали группы прочности К 1,28.
Задача 266. Рассчитать ориентировочно возможный радиус искри вления ствола, в который может быть спущена колонна обсадных труб диаметром 146 мм, изготовленных из сталей разных групп прочности.
Решение: Радиус искривления ствола скважины определяется по формуле
где D — наружный диаметр трубы в см; Е — модуль Юнга в кгс/см2; от — предел текучести материала труб в кгс/см2 (табл. 88).
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
88 |
Группа прочности стали |
с |
Д |
к |
Е |
л |
м |
р |
Предел текучести, кгс/см2 |
. . . 3200 |
3800 |
5000 |
5500 |
6500 |
7500 |
9500 |
К— коэффициент запаса прочности, принимается равным 1,2—1,5. Тогда для стали группы прочности С
Rc = |
14,6 • 2,1 • 106 • 1,3 |
= 6230 |
см = 62,3 м. |
|
|
2•3200 |
|
|
Аналогично |
для сталей других групп |
прочности Дд = 52,4 м; |
Дк — 40 м; ДЕ |
= |
36,2 м и т. д. |
|
|
Задача 267. Определить угол закручивания бурильной колонны от действия реактивного момента турбобура, если длина колонны
бурильных труб составляет 900 м; реактивный момент турбобура 2500 кгс-см, турбобур спущен на 168-мм бурильных трубах с тол щиной стенки 8 мм. Потери на трение отсутствуют.
Решение. Угол закручивания бурильных труб определяется по формуле
|
фз |
П О 2 |
M L |
|
GJr, |
|
|
|
где М — момент турбобура на оптимальном режиме в кгс-см; L — |
длина бурильных труб в м; Gs — модуль сдвига материала труб |
в кгс/см2; / — |
полярный момент инерции в см4. |
/ р = ■~ |
(Di - DL) = ^ |
(16,84 - 1 5 , 14) = 2700 см4, |
Тогда |
Gs =850000 кгс/см2. |
, па 2500-900 |
|
|
0,98 рад = 56® |
|
850 000-2700 |
|
|
(см. табл. 53 приложения).
Задача 268. Определить угол закручивания бурильной колонны
при следующих |
условиях: |
глубина скважины 1500 м; длина вер |
тикального |
участка 200 м; |
наружный диаметр бурильных труб |
146 мм; вес |
1 м |
бурильной |
колонны 33,3 кг; реактивный момент |
на корпусе турбобура (равный по величине активному моменту его турбины) составляет 154 кгс-м; угол наклона ствола скважины 20°; коэффициент трения труб о стенки скважины 0,2.
Решение. Определяем длину искривленного участка, на кото рую распространяется влияние момента,
2М
f i q d H s i n а ’
где М — реактивный момент турбобура в кгс-м; р — коэффициент трения труб о стенки скважины; q — вес 1 м бурильной колонны
в кг; d„ — наружный диаметр бурильных труб в м; а — угол на клона ствола скважины в градусах.
Тогда
|
г |
2-154 |
:926 м. |
|
0,2 • 33,3 • 0,146 • 0,342 |
|
|
|
Сравниваем Ьш с (L — LB), |
926<<(1500— 200). |
Определяем угол закручивания бурильной колонны по формуле
|
Фз |
мьы |
|
2Gsh ' |
|
|
где Gs — модуль |
сдвига материала труб в кгс/м2• Gs = 850 000 X |
X 104 кгс/м2; / 0 — полярный момент инерции в м4. |
/0= |
Ои (0,1464 - 0,1304) = 0,00001 И м 4. |
Тогда
|
фз = |
154-926 |
0,762 рад = 43,5°. |
|
2 -8 5 0 -103 - 0,111 |
|
|
|
|
Если LM> L — LB, то |
сначала |
определяем момент трения по |
|
формуле |
|
|
|
|
|
М,тр |
qL„]i |
sin а, |
где Ьи — длина ствола в искривленном интервале в м. Затем определяем угол закручивания по формуле
1
Фз = 10G,
где L — глубина скважины в м; LB— длина вертикального уча стка в м.
Так, например, если для данной задачи принять угол наклона ствола равным 10°, то
L y l = 0,2 -33,3 -0,146 -0,174 = 1 8 2 0 М'
1820 > 1 5 0 0 - 2 0 0
Поэтому определяем момент трения
М тр= 33,3.1300• 0,2- M i 0,174= 110 кгс -м.
Тогда
Ф з: |
10-850 000-104-0,0000111 |
154 -1 5 00 -110 х |
|
|
|
х( 200- 1300 )] = 0,254 |
рад =14,5°. |
Определение угла поворота отклонителя
Реактивный момент турбобура приводит к повороту отклонителя против часовой стрелки на определенный угол, называемый углом закручивания. Поэтому при установке отклонителя на забое по заданному азимуту необходимо учитывать это и увеличивать азимут на определенный угол, называемый углом опережения. При этом необходимо также учитывать естественное искривление скважины: если естественные условия искривляют ствол скважины вправо, то угол опережения равен углу закручивания минус угол естественного искривления; если естественные условия искривляют ствол сква жины влево, то угол опережения равен углу закручивания плюс угол естественного искривления, т. е.
фоп — фз Фе
или
фоп = Фз + фе.
Если нужно бурить в фактически полученном азимуте, то откло нитель необходимо повернуть по часовой стрелке на угол, называ емый углом поворота,
Р = Фо + Фп>
где фп — угол между плоскостью кривизны отклонителя и пло скостью искривления скважины у забоя, отсчитываемый по часовой стрелке в градусах.
Угол поворота, выраженный через длину окружности стола ротора, определяется по формуле
где г — радиус окружности стола ротора в см.
Задача 269. Определить угол поворота отклонителя, выраженный через длину окружности стола ротора, при следующих условиях: фактический азимут 340°; угол между плоскостью кривизны откло нителя и плоскостью искривления скважины 300°; угол закручива ния 20°; угол естественного искривления 4°. Естественные условия искривляют ствол скважины влево.
Решение. Определяем угол опережения.
фоп — 20° + 4° = 24°.
Определяем угол поворота отклонителя (в градусах)
Р = 300° + 24° = 324*.
Определяем угол поворота отклонителя (в см)
S 88 (360 — 324) = 55,4 см. 57,3
Здесь 88 — радиус окружности стола ротора в см.
П р и м е ч а н и е . Если при одновременном наборе кривизны необходимо изменить азимут искривления, то угол поворота инструмента определяем по формуле
Р — — ®у Фп “Ь ф от
где <Ху — угол установки отклонителя в градусах.
Знак плюс означает, что азимут необходимо увеличить, минус — уменьшить.
