Файл: Учебное пособие по курсу Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. (Первая часть). Ученое пособие. М. изд. Рггру, 2007.doc

; ℓ₂ = ℓ_убт - ℓ₁; q₃ = 0, если n_c = 1, то ₁= ℓ_убт; q₂ = q₃ = 0.

Пример 5.1. Определить параметры конструкции УБТС для бурения скважины роторным способом долотом D = 393,7 мм в осложненных условиях с Р_д = 170 кН при n= 1,5 c^-1; ρ_б.р = 1450 кг/м³; θ = 6.

Бурение ведется трубами d_б.т = 140 мм под обсадную колонну d_о.к = 298,5 мм.

Р е ш е н и е. По табл. 5.11 принимаем диаметр первой секции равным 254 мм. Поскольку d_б.т/d_убт = 0,55 < 0,7, то ℓ_убт должна быть многоразмерной. Примем трехразмерную конструкцию 254219178 мм. Для верхней секции удовлетворяется условие d_б.т/d_убт = 140/178 = 0,78 > 0,7. Приняв ₁ = 0,5 и по данным табл. 5.1. q₁ = 3,3; q₂ = 2,16 и q₃ = 1,42 кН/м по формуле (5.1)

Таблица 5.14

Коэффициенты потери веса колонны УБТ в буровом растворе

	k1	k2	k3		k1	k2	k3
1000 1100 1200 1300 1400 1500	0,873 0,860 0,847 0,834 0,822 0,809	0,914 0,904 0,885 0,886 0,878 0,868	0,956 0,951 0,946 0,941 0,937 0,932	1600 1700 1800 1900 2000 2100	0,796 0,783 0,771 0,758 0,745 0,732	0,869 0,850 0,841 0,832 0,823 0,812	0,927 0,922 0,917 0,912 0,907 0,901
Примечание. Коэффициенты потери веса определяют по формулам: k1 = 1 - ρб.р/ρм; k2 = k ; k3 = .

м

Длина каждой секции ℓ₁ = 0,5 ∙ 136=68 м; с учетом фактической длины труб УБТС d_у = 254 мм и ℓ_ф = 6 м принимаем

---

ℓ₁ = 66 м; ℓ₂ = ℓ₃ = (136–66)/2= 35 м.

Для одноразмерной колонны длина УБТ определяется из выражения:

ℓ_у= , (5.5)

где k = 1,15  1,25.

Пример 5.2. Вычислить и сравнить длину УБТС2 d_убт = 178 мм с учетом и без учета фактора плавучести, если известно, Р_д = 150 кН, а _б.р = 1400 кг/м³.

Решение. Примем k= 1,25. Для заданной Р_д с учетом фактора плавучести [см. формулу (5.5)] при q₁ = 1,53 кН/м (см. табл. 5.10)

ℓ_убт = ≈ 149 м

Без учета фактора плавучести

ℓ_у = 1,25 · 150/1,53 ≈ 122 м.
Следовательно, без учета фактора плавучести ℓ_убт уменьшится примерно на 18 %.

Критические нагрузки (в кН) для одно-, двух-, трехразмерных колонн УБТ определяются по следующим формулам:

Р_кр= (1,90  3,35)k₂ ; (5.6)
Р_кр = F_крk₂ ; (5.7)

Р_кр=G_крk₁q₁ℓ-0,1P_оS_о; (5.8)
В приведенных формулах EI, (EI)₁ – жесткость труб соответственно одноразмерной и нижней секции колонны УБТ, кН·м²; q, q₁ – вес соответственно 1 м одноразмерной и нижней секции УБТ, кН·м; p_о – перепад давления, Па; S_о – площадь сечения выходного отверстия; F_кр, G_кр – критическая нагрузка в безразмерных единицах соответственно для двух- и трехраз-мерных колонн УБТ; k₁, k₂, k₃ – коэффициенты, учитывающие влияние потери веса колонны УБТ в буровом растворе, определяемые по данным табл. 5.14.

Значения EI, и приведены в табл. 5.15. В формуле (5.8)

---

q₁ = m₁g10^-3, (5.9)

где m₁ - масса 1 м нижней секции УБТ, кг/м.

Если бурение ведется роторным способом при небольшом перепаде давления без гидромониторного эффекта, то величину р_оS_о допускается не учитывать.

Значения F_кр (для колонн УБТ 146×178 и 178×203) и G_кр (для колонн УБТ 146×178×203 и 178×203×229) определяются из рис. 5.1 [на оси ординат указаны критические нагрузки в безразмерных величинах П = Р_кр/ )] и 5.2 в зависимости от величин L₁, λ₁ и λ₃, вычисляемых соответственно по формулам

L₁= ℓ_убтk₃ , (5.10)

а – 146 × 178мм, б – 178 × 203мм.

λ₁ = ℓ₁/ℓ_убт,

λ₃=ℓ₃/ℓ_убт, (5.11)

Здесь ℓ₁, ℓ₃ длина нижней и третьей секции УБТ, м.

Таблица 5.15

---

Геометрические характеристики утяжеленных бурильных труб

Диаметр, мм		Жесткость EI, кН·м2
наружный	внутренний
95 108 120 133 146 178 178 203 203 219 229 245 254 254 273 273	38 46 64 64 74 80 90 80 100 110 90 135 100 127 100 127	820 1360 2040 3108 4375 9920 9666 17075 16590 22202 27615 33717 43680 40225 56200 54550	12,12 13,29 14,74 15,57 16,59 18,65 18,95 20,11 20,66 21,74 21,76 23,71 23,66 24,03 24,17 24,75	5,59 7,70 9,39 12,83 15,89 28,53 26,91 42,22 38,85 46,96 58,32 59,98 78,07 69,69 96,20 89,08

Рис. 5.1. Зависимость критической нагрузки от длины секции УБТ.
По заданным значениям и определяют k, а следовательно

Р_кр = kq₁ℓ_убт (см. рис. 5.2).

Для одноразмерной колонны УБТ Р_кр может быть также вычислена по формуле (5.7). При этом величину F_кр получают из рис.5.1 для λ₁ = 1, если диаметр УБТ равен диаметру нижней секции двухразмерной конструкции УБТ, и для λ₁ = 0 для труб верхней секции (меньшего диаметра).



Рис. 5.2. Зависимость величины k от отношения длин секций УБТ:

а – 146 × 178 × 203 мм, б – 178 × 203 × 229 мм.
Если d_у нижней секции меньше 203 мм, то для ограничения прогибов и площади контакта УБТ со стенками скважины при

---

Р_д > Р_кр рекомендуется устанавливать на секциях УБТ промежуточные опоры профильного сечения (квадратные, спиральные и др.). В табл. 5.16 приводятся наибольшие поперечные размеры промежуточных опор а и диаметры УБТ d_убт (мм), на которые они устанавливаются, в зависимости от диаметра долота D.

Таблица 5.16

Диаметр долота, мм	Наибольший размер опоры, мм	Диаметр УБТ, мм
139,7-146,0 149,2-151,0 158,7-165,1 187,3-190,5 212,7-215,9 244,5-250,8 269,9	133 143 153 181 203 230 255	95; 108 108; 114; 120 114; 120; 133 120; 133; 146 146; 159 159; 178; 178; 203

Число опор на длине УБТ определяется по формуле:

n_п.о= (ℓ_i - ℓ₀)/а – 1, (5.12)

где ℓ_i – длина i-й секции УБТ, м; ℓ_о – длина компоновки для борьбы с искривлением (для i> 1 величина ℓ₀ не учитывается.
Таблица 5.17

Диаметр УБТ, мм	Расстояние а (в м) при n, с-1
	0,8	1,5	2,0	2,5
108-114 120 133 146 159 178 203	20,0 22,0 23,5 25,0 31,0 33,0 36,0	16,0 16,5 17,5 18,5 21,5 23,5 27,0	13,5 14,0 15,0 16,0 18,5 21,0 23,0	12,0 13,0 13,5 14,5 17,0 19,0 20,5

В табл. 5.17 приведены рекомендуемые расстояния между промежуточными опорами при различных n.

Условия прочности соединений УБТ:

M_из=π²EIf/2ℓ ; (5.13)

M_из=EIi_θ/57,3; (5.14)

где M_из - изгибающий момент, кН·м; f - стрела прогиба, м;

f=(1,05D–d_у)/2; (5.15)

i_θ – интенсивность искривления ствола, градус/10 м; D и d_у – диаметры соответственно долота и наружный УБТ, м; ℓ_п –длина полуволны,

ℓ_п=

---