1.3. Расчет бурильных труб последующих секций.

Расчет последующих секций бурильных труб производится аналогичным образом. Различие состоит в том, что здесь нельзя пренебрегать растягивающими и касательными напряжениями, а также необходимо рассчитывать длину секции.

Для 2-й секции выбор труб начинаем с проверки на соответствие условиям бурения первой трубы из таблицы 4.1, так как очередность труб в ней соответствует целям, обозначенным в разделе 2.1.

1.3.1. Проверки запаса прочности по избыточному давлению:

По формуле (11) определяем

P_T =0,875·372·10⁶·2·0,009 / 0,1397=42,8 Мпа;

по формуле (12) P_В=42,8 / 1,15 = 37,2 Мпа, что больше 25 Мпа .

Так как труба 1 имеет наименьшее допустимое внутреннее давление, то для других труб из списка это условие заведомо выполняется и в дальнейшем эту проверку можно опустить.

1.3.2. Наибольшая допустимая длина секции.

По формуле (14) определяем предельную нагрузку для трубы № 1

кН.

Вес предыдущих секций по формуле (29) Q_Б1 = 80 кн,

а Q_КНБК =187,7 кн, тогда по формуле (13)

м.

Так как это >500м и для трубы № 1 нет ограничений по длине, то окончательно

принимаем длину второй секции l₂ = 1650 м;

вес секции Q₂ = 0,333*1650 = 549,5 кн ;

вес в буровом растворе Q_Б2 =549,5*(1-1,6 / 7,85) = 439,6 кн

1.3.3. Для определения фактического коэффициента запаса статической прочности рассчитываем:

по ф (18) Q_p = 1,15(80+439,6+187,7)+10000·0,785·0,1217²= =929,7 кн;

по формуле (17)

МПа;

по формуле (16)

σ_э = 251,3·1,04 = 261,4 МПа;

по формуле (15)

,

что больше нормативного значения.

1.3.4. Проверка на сопротивление усталости начинается с определения коэффициента n_σ :

по формуле (10)

м⁴;

по формуле (9)

м;

по формуле (8)

м;

по формуле (28)

Q’ =80 кн

по формуле (27)

м;

по формуле (26)

;

м;

по формуле (25)

Н м.

W_и вычисляем по формуле (24), или берём из приложения 3

W_и =156,6*10^-6м³

по формуле (23)

МПа.

Учитывая площадь опасного сечения трубы (5652 мм², прил. 3), получаем

МПа;

по формуле (21)

σ_а = 21,1·0,5 = 10,6 МПа

по формуле (20)

.

1.3.5. Запас прочности по касательным напряжениям кручения определяем по формуле (30) для этого вычисляем:

по ф (18) Q_p = 1,15(80 +439,6+187,7)+10000·0,785·0,1217²= 929,7кн;

по формуле (17)

МПа.

Для гладкой части трубы по формуле (31)

м³.

Для опасного сечения W’_к =2·156,6·10^-6 =313*10^-6м³

по формуле (32)

;

по формуле (30)

.

1.3.6. Обобщенный коэффициент запаса по усталости металла труб определяется по формуле (19)

.

1.3.7. Труба №1 удовлетворяет всем условиям для второй секции. В итоговую таблицу (см. раздел 2.10) заносим:

интервал секции -3650-2000 м;

длина секции -1650 м;

тип трубы - ТБВ;

диаметр трубы -139,7 мм;

толщина стенки - 9 мм;

группа прочности – Д;

тип замка -ЗШ-178;

вес секции – 549,5 кн;

нарастающий вес – 549,5 + 327,1= 876,6 кн;

запас прочности: n₂ = 42,8 / 25 =1,7; n =1.4; n₁= 4,14.

1.3.8. Для компоновки следующей 3-й секции необходимы трубы более прочные, чем труба № 1. Из приложения 1 следует, что для группы прочности К σ_т = 490 МПа , что больше предела текучести для группы Д, следовательно труба № 2 может быть использована для 3-й секции. Произведем соответствующие проверки.

по формуле (11)

МПа;

;

по формуле (14)

кН;

по формуле (13)

м.

Принимаем : l₃ =1000 м; вес секции Q₃ =0,333·1000 = 333 кн; вес секции в буровом растворе Q_{Б 3} =333 (1- 1,6/ 7,85) = 265,1 кн.

по формуле (18)

Q_р= 1,15(80+439,6+265,1+187,7)+10000·0,785·0,1217²=1229,9кн;

по формуле (17)

МПа;

по формуле (16)

σ_э = 332,9·1,04 =346,2 МПа

по формуле (15) n = 490 / 346,1 =1,42.

Так как геометрические и весовые характеристики трубы № 2 такие же, как и у трубы № 1, то l_ω =375 м; L₀= 16,07; J = 7,924*10^-6 м⁴;

W’_И =156,6*10^-6м³; W_И⁰ =113,5*10^-6 м³.

по формуле (28)

Q’= 80 + 439,6 = 519,6 кн

по формуле (27)

м.

При вычислении f учитываем, что секция находится в интервале обсаженного ствола.

;

по формуле (26)

м;

по формуле (25)

;

по формуле (23)

σ_m = σ_и = 473,9 / 156,6 = 3,03 МПа ;

по формуле(21)

σ_а =3,03·0,5 = 1,51 МПа;

МПа;

по формуле (20)

;

(18) Q_р= 1,15(80+439,6+265,1+187,7)+10000·0,785·0,1217²=1229,9кн;

по формуле (17) МПа;

по формуле (32)

;

по формуле (30)

;

по формуле (19)

.

Таким образом, для 3-й секции получено:

интервал секции - 2000 - 1000 м;

длина секции - 1000 м;

тип труб - ТБВ;

диаметр труб - 139,7 мм;

толщина стенки - 9 мм;

группа прочности - К;

тип замка - 3Ш-178;

вес секции – 333 кн;

нарастающий вес – 549,5 +333 = 882,5 кн;

запас прочности: n₂ = 2,2; n = 1,42; n₁ = 6,9.

1.3.9. Для компоновки следующей 4-й секции бурильной колонны следует брать трубы более прочные, чем труба № 2. Произведем соответствующие проверки для трубы № 3.

ТБВ; 139,7 х 9; Е , для которой σ_т = 539 МПа .

По запасу на избыточное давление эта труба заведомо проходит.

Далее:

по формуле (14) кН;

по формуле (13)

м,

что меньше 500 м, т.е. трубу № 3 для 4-й секции использовать нецелесообразно. Произведем аналогичную проверку для трубы № 4:

ТБВ; 139,7 х 9; Л; σ_т = 637 МПа:

по формуле (14)

кН;

по формуле (13)

м.

Принимаем l₃ = 700 м. Тогда Q₄ = 233,1 кн; Q_Б4 =189,3 кн.

Далее производим все проверки по коэффициентам запаса

по формуле (18)

Q_р= 1,15(80+439,6+265,1+189,3+187,7)+10⁴·0,785·0,1217²=1452,2 кН;

по формуле (17)

МПа;

по формуле (16)

σ_э = 437·1,04 = 409 МПа ;

по формуле (15)

n = 637 / 409 = 1,6.

Геометрические и весовые характеристики трубы такие же, как и для предыдущей секции. Тогда l_ω =375 м; L₀= 16,07; J = 7,924·10^-6 м⁴; W’_И =156,6·10^-6м³; W_И⁰ =113,5·10^-6 м³.

Q’ = 80+439,6+265,1= 784,7кн;

по формуле (27)

м.

f = 0,063 м;

26. ;

25. 

(23) σ_m = σ_и = 315,9 / 156,6 = 2,02 МПа ;

(21) σ_а = 2,02 ·0,5 = 1,01 МПа ;

по формуле (20)

;

(18) Q_р= 1452,2 кн;

(17) σ_р =393МПа

по формуле (32)

по формуле (30)

;

по формуле (19)

.

Итак, для 4-й секции имеем:

интервал секции - 1000-300 м;

длина секции - 700 м;

тип труб – ТБВ;

диаметр труб - 139,7 мм;

толщина стенки - 9 мм;

группа прочности Л;

тип замка - 3Ш-178;

вес секции – 233,1 кн;

нарастающий вес 1209,6 +233,1 = 1442,7 кн;

запас прочности : n₂ = 2,87; n = 1,6 ; n₁ = 7,6.

1.3.10 Последнюю пятую секцию длиной 300 м компонуем из труб № 8, так как для труб 5, 6 и 7 Q_{р max} получается меньше, чем растягивающая нагрузка от предыдущих секций (для № 7 Q_{р max} =1568 кн< Q_{р 4}=1607 кн)

Тогда для 5-й секции:

l₅ = 300, Q₅ = 0,363·300 =108,9 кн, Q_б5 = 86,7кн

(18)

Q_р= 1,15(80+439,6+265,1+331,4+86,7+187,7)+10⁴·0,785·0,1217²=1715,3кн;

по формуле (17)

МПа;

(16) σ_э = 421,2·1,04 = 438 МПа

(15) n = 637 / 438= 1,45.

Поскольку толщина стенки изменилась по сравнению с трубами предыдущей секции, то расчет дает: l_ω =390 м; L₀=16,4; J = 8,619*10^-6 м⁴;

W’_И =170,1*10^-6м³; W_И⁰ =123,4*10^-6 м³.

Q’ = 80+439,6+265,1+331,4= 1116,1 кн;

по формуле (27)

м.

f = 0,063 мм;

по формуле (26)

м.

по формуле (25)

;

(23) σ_m = σ_и = 263,7 / 170,1 = 1,55 МПа

(21) σ_а = 1,55·0,5 = 0,78 МПа ;

МПа;

по формуле (20) ;

Q_р= 1715,3кн;

(32)

(30)

(19)

Для последней секции:

интервал секции -300-0;

длина секции - 300 м;

тип труб – ТБВ;

диаметр труб - 139,7 мм;

толщина стенки - 10мм;

группа прочности Л;

тип замка -3Ш-178;

вес секции - 108,9 кн;

нарастающий вес – 1442,7 + 108,9 = 1551,6 кн;

запас прочности : n₂ > 2,87; n = 1,45 ; n₁ = 7,3.

Расчет окончен.