13.1.11. Проверочный расчет бк

Целью расчета является проверка выполнения условий статической прочности и прочности по усталости (при роторном способе бурения) бурильной колонны, гидравлических и технологических требований к ее конструкции в следующих основных случаях:

• фактические условия бурения (исходные данные) отличаются от предполагавшихся при проектировании;

• по каким-либо причинам БК спроектирована с отступлениями от методики, изложенной в настоящем пособии;

• при анализе аварийных ситуаций.

Расчет БК проводится для следующих основных случаев:

• процесс бурения;

• отрыв долота от забоя при вращающейся колонне для роторного способа бурения;

• процесс подъема БК для наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Статическую прочность БК для вертикальной скважины рассчитывают следующим образом:

• на осевое растяжение (отрыв долота от забоя) – формулы 14-16; бурение, когда вся нагрузка создается за счет веса КНБК, и нейтральное сечение находится под УБТ, растягивающая нагрузка определяется по формулам 14-16; 27-29; 37-42 при К=1.0, Q_КН=0, ΔрF_К = 0;

• на кручение (для случая отрыва долота от забоя N_Д=0) - формулы 45 и 46-а;

• на изгиб – формулы 18-26; 30-35.

Расчету подлежат верхние сечения секций КБТ, а также верхние сечения частей секций, оказывающихся в процессе углубления на участках не планового локального искривления.

Для наклонно‑направленной и горизонтальной скважины при расчете БК на статическую прочность осевые растягивающие нагрузки и напряжения рассчитываются по формулам 14-16; (отрыв долота от забоя и подъем БК; рис. 1); (бурение) – по формулам 27-29; 37-42; (при этом принимается μ = 0, К=1.0, Q_КН=0, ΔрF_К = 0).

Расчету подлежат верхние сечения секция и сечения в верхних точках участков искривления.

Расчет БК на кручение производится по формулам 45, 46-а, на изгиб – по формулам 18-26; 30-35. При этом в соответствии с последним пунктом может производиться разделение скважины на условно вертикальную или искривленную.

Замковое соединение бурильных труб каждой секции КБТ проверяют на выполнение условий по допускаемым нагрузкам и моментам свинчивания (затяжки) согласно разделу 2.6.

Трубы каждой секции БК рассчитывают на избыточное наружное и внутреннее давления. Расчет производится в соответствии с разделом 2.5.

Расчет на сопротивление усталости в вертикальной скважине подлежат:

• нижние сечения всех секций;

• нижние сечения частей секций, работающих в процессе углубления в местах расширения скважины;

• верхние сечения секций или их частей, работающих в процессе углубления на участках непланового искривления скважины.

Рассчитывают напряжения:

• от растяжения (сжатия) – формулы 14-16; 27-29; 37-42 при К=1.0, Q_КН=0, ΔрF_К = 0;

• от кручения - формулы 45 и 46-а;

• от изгиба - по формулам 18-26; 30-35.

Бурильные трубы, работающие в процессе углубления на искривленных, а также на вертикальных и наклонных участках наклонно‑направленных и горизонтальных скважин, рассчитываю на сопротивление усталости, что и для вертикальной скважины (см. выше).

На искривленных участках расчету подлежат:

• верхние сечения секций;

• сечения БК в верхних точках участков искривления.

Рассчитывают напряжения:

• от растяжения (сжатия) - по формулам 14-16; 27-29; 37-42 при К=1.0, Q_КН=0, ΔрF_К = 0;

• от кручения - формулы 45 и 46-а;

• от изгиба по формулам 30-35.

Проверяют выполнение рекомендации п. 2.2 об установки над УБТ переходной по жесткости секции l₁ = 250‑300 м с повышенным сопротивлением усталости (для роторного способа бурения).

Производят проверку выполнения требований к размерам КБТ:

• по гидравлическим условиям – согласно таблицы 1;

• по технологическим требованиям – согласно п. 2.2.

Поверяют выполнение комплекса требований к компоновке УБТ согласно разделу 2.1. (обеспечение нагрузки на долото, необходимой изгибной жесткости, создание оптимальных гидравлических условий, достаточной плавности переходов между ступенями УБТ и между УБТ и КБТ, крутящих моментов свинчивания).

Для каждой секции КБТ рассчитывают (при необходимости) допустимую глубину спуска колонны с использованием клинового захвата. Расчет выполняют согласно п. 2.7.

Для технологических операций отбор керна, расширение, проработка, калибровка ствола расчет БК так же, как для операции бурение.

ЛЕКЦИЯ 14

ВЫБОР МЕХАНИЧЕСКОГО ВРАЩАТЕЛЬНОГО СПОСОБА БУРЕНИЯ. ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И СПЕЦИФИКА ТЕХНОЛОГИИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ