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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 1518

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные размеры шарошечных долот для сплошного бурения

Основные параметры лопастных долот

Типоразмеры алмазных долот и долот, оснащенных синтетическими алмазами

Таблица 3.1

Таблица 3.3

Таблица 4.1

Основная характеристика установок эксплуатационного и

Таблица 4.2

Основные технические характеристики буровых установок для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения на нефть и газ

Таблица 4.3

Основные параметры буровых установок для сверхглубокого бурения

Таблица 4.6

Основные параметры буровых насосов

Таблица 4.9

Техническая характеристика роторов

Таблица 4.11

Таблица 4.12

Основные параметры вертлюгов

Таблица 4.13

Комплектность основных технических средств циркуляционных систем буровых установок

Таблица 4.14

Основные технические характеристики превенторов

Таблица 5.1

Размеры, масса и жесткость стальных бурильных труб

Таблица 5.2

Таблица 5.3

примечание. Длина труб 12,4 и 8,5 м.

Таблица 5.4

; (5.16)

ω = 2πn – угловая скорость вращения бурильной колонны; n – частота вращения, с-1;

q– вес 1 м труб, кН/м.

Допускаемый изгибающий момент в кН·м.

[Mиз]=Mпр/kз, (5.17)

где Mпр - предельный переменный изгибающий момент, кН·м; kз = 1,4 – коэффициент запаса прочности.

По формулам (5.13) и (5.14) можно также вычислить допускаемую частоту вращения УБТ, наибольшие значения iθ иf, зная мощность, затрачиваемую на вращение колонны.

В табл. 5.18 приведены значения Mкр, установленные по данным стендовых испытаний ВНИИБТ.

Таблица 5.18

Значения Mкр (в кН·м)

Предел текучести, σт, МПа

Диаметр УБТ, мм

1220

133

146

178

203

229

254

273

640

440

8,5

-

11,8

-

16,0

13,6

25,9

23,5

40,0

32,8

57,0

-

81,0

-

98,0

-


Пример 5.3. Рассчитать одноразмерную колонну УБТС2 с dубт = 178 мм, dв = 80 мм для бурения скважины в нормальных условиях долотом диаметром D = 215,9 мм, если Рд = 200 кН; ρб.р = 1100 кг/м3; n = 1 c-1.

Р е ш е н и е. Длину одноразмерной конструкции УБТ определим по формуле (5.5), приняв k = 1,15; из табл.5.14, k1=0,860; из табл.5.10 - q = 1,53 кН/м,

убт = м.

Из табл. 5.15 кН, а из табл. 5.14 k2 = 0,904, тогда по формуле (5.6) без учета перепада давления ро

Ркр = 1,90 · 0,904 · 28,53 = 49,0 кН.

Поскольку dу < 203 мм, а Ркр < Рд, то согласно данным табл. 5.16 при D = 215,9 мм следует предусмотреть промежуточные опоры размером 203 мм с расстоянием между ними

а = 33 м (см. табл. 5.17). Число опор по формуле (5.12) при о = 0, nп.о = 175/33 – 1 = 4,3, т.е. предусматриваются 4 опоры. Для определения прочности резьбовых соединений вычислим ω = 2·3,14·1 = 6,3 с-1 и определим длину полуволны, для чего подставим из табл. 5.15 значения EI= 9920 кН·м2
и q = 1,53 кН/м в выражение (5.16):

п = м.

Стрела прогиба по формуле (5.15)

f = (1,05 · 0,2159 – 0,178)/2 = 0,024 м.

Изгибающий момент по формуле (5.13)

Mиз = 3,142 · 9920 · 0,024/2 ·202 = 2,94 кН.

Для УБТ с σт = 440 МПа (см. табл. 5.18) отношение Mпр/Mиз = 23,5/2,93 = 8,02, что превышает коэффициент запаса прочности, равный 1,4.

Вывод: УБТ с σт = 440 МПа могут быть использованы для заданных условий.

5.3. Расчет бурильных труб при роторном бурении
Первоначально необходимо выбрать диаметр бурильных труб в зависимости от диаметра предыдущей обсадной колонны по табл. 5.13.

При роторном бурении рекомендуется сначала делать расчет на выносливость, а затем – на статическую прочность. Расчет на выносливость делается в следующей последовательности:

I. Рассчитываем переменные напряжения изгиба ( в Па)

а = , Па (5.18)

где E – модуль упругости материала бурильных труб, для стали E = 2·1011 Па, для алюминиевых сплавовE = 8·1010 Па; I – осевой момент инерции сечения по телу трубы, м4;

I= ;

D и d – наружный и внутренний диаметры трубы соответственно, м; f – стрела прогиба,

f = , м; Dcкв – диаметр скважины, Dc = 1,1 Dд, м; Dд – диаметр долота, м; Dз – диаметр замка, м; L - длина полуволны, м; Wиз. – осевой момент сопротивления высаженного конца трубы в основной плоскости резьбы (опасном сечении резьбы – по пояску или по сварному шву), м3,

Wиз.=3 (5.19) где Dн.к – наружный диаметр высаженного конца, м; Dв.к. – внутренний диаметр высаженного конца, м.

Длина полуволны (м) определяется для сечения непосредственно над УБТ по формуле:

L= ,м (5.20)

где ω – угловая скорость вращения бурильных труб; m1 – масса 1 м труб, кг/м.

II. Вычисляем коэффициент запаса прочности на выносливость:



n= , (5.21)

где (σ-1)D– предел выносливости материала труб, МПа (по табл. 5.19); β - коэффициент снижения предела выносливости за счет перегрузки резьбы, β = 0,6 для стали марки Д, β = 0,55 для алюминиевого сплава Д16.
Таблица 5.19

Значения предела выносливости трубы при симметричном цикле изгиба, МПа

Диаметр, мм

Трубы с резьбой треугольного профиля

Трубы со стабили-зирующими пояс-ками ТБВК

Трубы с приварен-ными зам-ками ТБВП

Легкосплав-ные буриль-ные трубы ЛБТ

Д


К



Е


Д

К

Е

Д

К

Д16Т

1953, К-48

73

89

102

114

127

140

147

75

75

-

70

-

70

-

65

60

-

60

-

60

-

-

-

-

80

-

80

-

140

-

-

140

-

-

-

140

120

110

110

100

100

-

150

-

120

120

110

110

-

-

-

-

100

100

100

-

-

-

-

90

90

90

-

50-56

-

-

43-52

-

-

36-46

-

-

-

-

-

-

40



Рассмотрим расчет. Одноразмерная бурильная колонна

1. Задаются длиной первой (нижней) секции бурильных труб и определяют растягивающие напряжения, возникающие в поперечном сечении тела трубы, Па:

,Па (5.22)

где k – коэффициент, k = 1,15; Qб.т – вес бурильных труб данной секции, Н; QУБТ – вес утяжеленных бурильных труб, Н; ρр, ρм – плотность бурового раствора и материала бурильных труб соответственно, кг/м3; ро – перепад давления на долоте, Па; Fк – площадь сечения канала трубы, м
2; Fтр – площадь сечения трубы, м2.

2. Определяются касательные напряжения (Па) для труб данной секции:

,Па (5.23)

где Mкр – крутящий момент, Н·м,

Mкр= , (5.24)

где Nв – мощность на холостое вращение бурильной колонны, кВт; Nд – мощность на вращение долота, кВт; Wр– полярный момент сопротивления, м3,

Wр = 0,2D3(1 - , (5.25)
где D, d – наружный и внутренний диаметры труб, м.

Мощность на холостое вращение бурильной колонны определяется по формуле [8]

Nв = 13,5·10-7L · , (5.26)

где L – длина колонны, м; dн – нарушенный диаметр бурильных труб, м; n - частота вращения, об/мин; р – плотность бурового раствора, кг/м3.

Мощность на вращение долота (кВт) определяется по формуле

Nд = С · 10-7,7 · n · D , (5.27) где С – коэффициент, зависящий от крепости породы, для мягких пород С = 2,6; для средних пород С = 2,3; для крепких пород С = 1,85; Dд – диаметр долота, м; Рд – осевая нагрузка, Н.

3. Рассчитывается коэффициент запаса прочности при совместном действии нормальных и касательных напряжений:

n1 = , (5.28)

где σт – предел текучести материала бурильных труб, МПа.

Допустимые значения: n = 1,4 для вертикальных скважин в нормальных условиях; n= 1,45 – при бурении в осложненных условиях.

Если величина n не отвечает требованиям, то изменяют длину секции или применяют трубы с большей прочностью. Затем необходимо задаться длиной труб второй секции с большей прочностью и выполнить аналогичный расчет. Основные характеристики бурильных труб приведены в табл. 5.20.


Таблица 5.20