2.2. Құбырлардың бұрандалық жалғамалары

Бұрғылау бағанасының құбырлары, муфталары, аударғыштары және басқа да элементтері конустық бұрандамамен жалғанады. Конусты бұрандалық жалғамалардың цилиндрлік жалғамаларға қарағанда бұрғылау жағдайында маңызды артықшылықтары бар. Конус бұрандамамен тартылған бұрғылау бағанасының қосылған (жалғанған) элементтердің сенімді саңылаусыздығын қамтамасыз етеді. Цилиндрлі бұрандамен салыстырғанда конусты бұранданың жалғауға немесе айыруға керек айналым саны ілінісетін жіп санына тәуелді емес, ол былай табылады

n=(2h+∆)/KP

мұндағы h – бұранда пішінінің жұмыстың биіктігі; ∆– бұрап кигізілген жалғаудың диаметрлік керілуі; K – бұранданың конустығы; P – бұранда (ойма) адымы.

Формулада көрсетілгендей жалғастырылуы керек айналым саны адым мен конустың көбейген сайын азаяды. Сондықтан бұрылу құлыптары және басқа да жалғау бөлшектері ірі бұрандалы істелінеді. Бұрғылау құлпының жіпшесі оның муфтасына жеткілікті тереңдікке кіреді де соның арқасында жалғанғанда орта олар өздері жалғау ортасын табады. Адым мен конустың көбеюі ілінісуде тұрған жіп санын азайтқанын ескеру керек, бұранда тереңдігімен оның адымы тозу тұрақтылығын жақсартады, бірақ бұранда кесіндісінің ауданын азайтады.

Конусты бұрандада оның соңғы жіптерінің ауданы көбірек, сондықтан жалғаудың тартуға беріктігі жоғарлау. Конусты бұранда оюын қайта істеу үшін ішінен 15…30 мм кессе жеткілікті.

Бұрғылау құбырының бұрандасы

2-і сурет

Конустың K – екі кесіндісіндегі диаметрлер айырмасының олардың ара қашықтығына қатынасы, яғни

Конус жасаушысы мен бұранда осі арасындағы бұрышты еңкею бұрышы φ дейді.

Бұранданың негізгі параметрлері стандартталған: 25,4 м ұзындықтағы жіптер саны; бұранда ойығының Р, мм; ойық тереңдігі h₁, мм; пішіннің жұмыс биіктігі, мм; конустың K; еңкею бұрышы φ, т.б.

2.2.1. Бұрғылау бағанасын есептеу

Пайдалану процесінде бұрғылау бағанасының сипаты мен мәні әртүрлі күштерді қабылдайды. Қабылданған тәсіл бойынша бұрғылау бағанасын беріктікке өзінің ауырлық күшінің, өткізетін бұру моменті мен айналдыруға байланысты тұрақтылықтың төмендігінен туған иілу әсеріне есептейді. Бұрғылау бағанасының ұсталғанын жою процесінде, оның үдеуі мен тежелгішіндегі түсіру – көтеру әрекеттеріндегі және де ұңғыманың қабырғасымен үйкелісінде, қашау мен тік қозғалтқышынан пайда болған діріл күштері керек беріктік қорын қабылдағанда ескеріледі.

Есептеу күштері бұрғылау бағанасының конструкциясына, бұрғылаудың тәсілі мен ережесіне байланысты, сондықтан олар бұрғылау ережесі мен ауырлатылған және бұрғылау құбырларының түр өлшемін алдын ала қабылдағаннан кейін анықталынады.

Ауырлатылған бұрғылау құбырларының (АБҚ) диаметрі қашау өлшемдеріне және күтілетін бұрғылау жағдайына байланысты қабылданады. Роторлы бұрғылауда АБҚ диаметрі қашау диаметрінің 0,65…0,85 бөліп құрайтын (№5 кесте) түп қозғалтқышынан бұрғылағанда АБҚ диаметрі пайдаланатын түп қозғалтқышының диаметрімен бірдей қабылданады.

АБҚ ұзындығы l₀ мына жағдайларға байланысты табылды:

роторлық бұрғылауда, м

l₀=1,25Р_Д/q

түп қозғалтқыштарымен бұрғылауда, м

l₀=(1,25Р_Д – G_ЗД)/q, мұндағы Р_Д – қашауға түсетін остік күш, Н; q – АБҚ 1 м ұзындығының ауырлық күші, Н.

Бұрғылау құбырының диаметрі бұрын түсірілген орнатылған бағананың диаметрі мен бұрғылау тәсіліне байланысты алынады

Бұрғылау бағанасының төменгі шетімен х қашықтықта орналасқан құбырдың кесіндісіндегі оның өзінің ауырлық күшінен пайда болатын кернеу

σ=G_X/F=KFxρg/F=Kxρg

мұндағы G_X – бұрғылау бағанасының х ұзындығының ауырлық күші; F – бұрғылау құбырының тегіс бөлігінің сақиналық кесіндісінің ауданы; ρ – материал тығыздығы; – құбыр материалының меншікті ауырлық күші; g – еркін түсу үдеу; K – бұрғылау құлыптары мен құбыр ұштарының жуандылығын ескеретін коэффициент.

Формуланы талдау:

Құбырлар бағанасының өзінің (салмағынан) ауырлық күшінен бұзылатын ұзындығы, яғни алмағайып ұзындығы L_к алдыңғы формула шегінде L_к=σ_В/Kγ,

шекті ұзындығы , мұндағы σ_T – шекті ағу кернеуі.

Бұрғылау бағаналарын беріктікке есептеудің салалық тәсілі бойынша статикалық беріктікке олар өзінің ауырлық күшіне есептелінеді. Бұрғылау қашауы жұмысынан пайда болатын бұрғылау моменті салыстырмалы аз болғандықтан беріктікке есептегенде ескерілмейді. Статикалық созуға бұрғылау құбырының тегіс бөлігінің кесіндісі қауіпті, өйткені құбырлардың ұштары қалыңдатылғандықтан олар аз қауіпті.

Статикалық беріктікке бұрғылау бағанасын мына жағдайда есептеледі

мұндағы σ – тарту (созылу) кернеуі; G – есептеу күші; F – бұрғылау құбырының тегіс бөлігінің кесіндісінің ауданы; [S_σ] – созылуға жіберілген беріктік қоры; (σ_T – ағу шегі).

Есептеу күші

мұндағы l және l₀ – бұрғылау бағанасының және АБҚ ұзындықтары; q және q₀ – бұрғылау құбыры мен АБҚ 1 м–інің ауырлық күші, Н; G_ЗД – түп қозғалтқыштарының ауырлық күші, Н; ρ_ж және ρ – жуу сұйығы мен құбыр материалының тығыздығы, кг/м³; ρ_n және ρ₀ – түп қозғалтқышы мен қашаудағы сәйкес қысымдар өзгеруі, Па; F_П – құбырдың өту зонасының ауданы, м².

Құбыр материалының керек беріктігін табамыз және онымен материал таңдауға болады.

Беріктік қоры сапалық нормалармен шектелген. Егер бұрғылау бағанасының жуу сұйығын жеңілдетілмейтінін ескермесек деп қабылдайды. Мұнда жуу сұйығының шығару күші басқа есептегенде ескермеген күштерге тең деп алынған.

Егер бұрғылау бағанасының өзінің ауырлық күші мен беретін бұрау моменті ескерілсе, онда кернеудің ең көп мәнін бұрғылау бағанасының үстіңгі кесіндісінде болады. Ең көп жанама кернеулер теориясы бойынша (беріктіктің үшінші теориясы) созылу мен бұраудың бірге әсерінен беріктік жағдайды мына формуламен ескеріледі

мұндағы σ – созылу кернеуі; τ – жанама кернеуі.