8.2 Расчет колонны бурильных труб на статическую прочность

При ГЗД бурении колонна бурильных труб неподвижна и воспринимает реактивный момент во время работы ГЗД. Однако даже при небольшом искривлении скважины бурильная колонна лежит на ее стенках, а реактивный момент воспринимается только нижней частью этой колонны и затухает по мере удаления от ГЗД из-за трения о стенки скважины. Поэтому колонна бурильных труб практически разгружена от действия вращающего момента. Расчет бурильных труб при ГЗД бурении сводится к определению допускаемой длины колонны с учетом веса ГЗД, утяжеленных бурильных труб и давления промывочной жидкости.

С целью повышения усталостной прочности составим его из труб с приварными замками и комбинированной высадкой типа ТБПК– 127х9Д (предел текучести ).

Определяется допускаемая глубина спуска колонны и труб с одинаковой толщиной стенки и одной группой прочности материала:

где - допускаемая растягивающая нагрузка для труб нижней секции;

- коэффициент, k = 1,15;

- вес забойного двигателя; Д4м-195 =1200кг

- перепад давления в забойного двигателя;

- вес 1 м бурильных труб; ТБПК-127*9

- площадь сечения канала труб.

где - предел текучести материала труб;

- площадь сечения труб;

- коэффициент запаса прочности, для нормальных условий, дл осложненных условий;

- предельная нагрузка.

L=1610 м < =2683 м n=1,6>1,35 что допустимо

Расчет колонны бурильных труб при роторном бурении 1560-1610м.

1) Для 5-4 категории прочности согласно таблице 4.6. выбираем Dд=215,9 мм, =8 кН;

нагрузка на долото:

(9.9)

=8·21,59= 173 Кн

2) Определяем расход,Q :

Q=K· · - =1,1·0,785(0,2159² - 0,127²)·0,5=0,013 м3/с; (9.10)

Для создания ближайшей найденной подачи будем использовать один буровой насос БРН-1. Диаметр цилиндровых втулок при коэффициенте наполнения насосов m=0,85, примем 140 мм, Р/Q= 14,6/17,8 л/с.

Q=0,85·17,8=15,1 л/с;

3) Количество оборотов:

n = 82,2 об/мин; (9.11)

= /2·η·δ

- площадь контактов зубьев;

η-коэффициент перекрытия;

δ – притупление зубьев;

=0,2159/2·1,5·0,9=1,46· Мн;

=1,46· ·1400= 0,205 Мн;

n = 99,8 об/мин;

Расчет бурильного инструмента для роторного бурения

1) Расчет на выносливость:

Угловая скорость. ω = ; (9.12)

ω = = 14,65 ; Выбираем бурильные трубы ТБПК127*9 «Д»

2) стрела прогиба f = = 216-162/2 =27*10^-3 м = 11,9м

Принимаем длину L = 12,4 м;

3) Осевой момент сопротивления:

W = 138,4 м³ = 138· м;

4) Переменные напряжения изгиба:

= = = 14,6 МПа; (9.14)

n 1,9 = 4,1 что допустимо.

5) Вес бурильного инструмента:

= 1485 · 29,3 кг = 55670 н; (9.15)

6) Определяется допускаемая глубина спуска колонны и труб с одинаковой толщиной стенки и одной группой прочности материала:

где - допускаемая растягивающая нагрузка для труб нижней секции;

- коэффициент, k = 1,15;

- вес 1 м бурильных труб;

- площадь сечения канала труб.

7) Мощность на холостом ходу:

= 13,5· · 1900 · 0,127² 140 · 0,216 · 11600 = 36,9 кВт; (9.17)

8) мощность на вращение долота:

= 2,3 · · 140 · 0,216 · 150 = 31,2 кВт; (9.18)

9) Критический момент:

10) Момент сопротивления:

= 0,2 · 0,127³ [1- ] = 0,19 ·10³ (9.19)

11) τ = = = 24,4 · Па (9.20)

12)

Что допустимо ,так как =1,73 1,45

Параметры разработанной и рассчитанной бурильной колонны сводим в Таблицу.