4.2 Расчет гидравлической программы бурения

Для полной очистки забоя расход бурового раствора должен обеспечивать такую скорость восходящего потока (м/с), которая превышает скорость падения твердых частиц (м/с) при отсутствии движения жидкости под влиянием силы тяжести на 0,25-0,35 м/с.

Расчет гидравлической программы бурения скважин сводится к следующему:

определению расхода бурового раствора и рабочего давления буровых насосов;

определению режима течения бурового раствора;

нахождению потерь давления в циркуляционной системе;

определению перепада давления на долоте и диаметров насадок гидромониторных долот.

5 Бурильная колонна

5.1 Выбор конструкции бурильной колонны

По конструкции бурильные колонны бывают следующими:

одноразмерными (или одноступенчатыми), составленными из труб одного и того же наружного диаметра;

многоразмерными (многоступенчатыми), из труб различных наружных диаметров;

многосекционными, из нескольких участков труб одной и той же группы прочности, одного и того же наружного диаметра, одинаковой конструкцией резьбовых соединений, но с разной толщиной стенки, или разных групп прочности.

Нижний участок колонны собирают из УБТ, устанавливаемых непосредственно над долотом или забойным двигателем.

Гладкие горячекатаные УБТ рекомендуется применять только для бурения с забойными двигателями; УБТС - для бурения роторным способом и в осложненных условиях.

Для бурения неглубоких вертикальных скважин роторным способом рекомендуется использовать трубы типа ТБВ, ТБН, ТБВК и ТБПВ; для бурения глубоких скважин в осложненных условиях - трубы типа ТБВК, ТБНК, ТБС, ТБПВ; для бурения наклонно направленных скважин с использованием забойных двигателей - трубы типа ТБНК, ТБПВ и ЛБТ.

Наддолотный комплект обычно принимается длинной 500 м, устанавливается над УБТ и составляется из бурильных труб типа ТБВК, ТБНК, ТБС, ТБПВ группы прочности Д с максимальной толщиной стенки.

Ведущие трубы сборной конструкции квадратного сечения изготавливаются из стали групп прочности Д и К, переводники – из стали 4ОХН. Бурильные трубы выплавляются из стали пяти групп прочности Д, К, Е, Л, М. Стандартная длина бурильных труб составляет 11,5 м.

5.2 Расчёт бурильной колонны

Бурильная колонна при бурении, спуско-подъёмных операциях подвергается статическим и динамическим нагрузкам от растяжения, сжатия, продольного и поперечного изгибов, кручения и внутреннего давления, трения о стенки скважины.

При роторном бурении рекомендуется сначала делать расчёт на выносливость бурильной колонны, а затем – на статическую прочность.

Расчёт на выносливость производится в следующей последовательности:

определяются переменные напряжения изгиба;

находятся постоянные напряжения изгиба;

вычисляется коэффициент запаса прочности на выносливость,

равный 1.9.

Выполняется расчёт допустимой глубины спуска для одноразмерной и многоразмерной колонны.

Порядок расчёта бурильной колонны на статическую прочность сводится к следующему:

определяют необходимую длину нижней части колонны, состоящей из УБТ, которая создаёт осевую нагрузку на долото;

проверяют верхнюю часть бурильной колонны на статическую прочность. В этой части колонны действуют наибольшие усилия растяжения, крутящий момент и внутреннее давление; коэффициент запаса прочности бурильных труб устанавливается 1,4-1,5.

При бурении забойными двигателями расчет бурильной колонны сводится к определению её допустимой глубины спуска. Для наклонных скважин выполняется расчет на выносливость труб ниже начальной точки искривления.

Рассчитывается допустимая нагрузка для бурильной трубы в клиновом захвате, коэффициент запаса прочности 1,1-1,25.