12.6. Особенности расчета обсадных колонн при бурении с плавучих средств
Спуск обсадных
колонн с плавучих средств приводит к
значительным нагрузкам, связанным с
перемещением судна. В общем на колонну
действуют: растягивающая нагрузка от
собственного веса
Q,
изгибающий
момент от смещения и поворота, (качки)
судна М, нагрузки при посадке колонны
в клиновый захват
и инерционные нагрузки, связанные с
вертикальным колебанием
.
Наибольшие нагрузки, действующие у устья на уровне поверхности акватории, определяют из выражений:
(
)
(
)
(
)
(
)
где: Q - осевая нагрузка от собственного веса; кН;
Р - осевая нагрузка,
,
кН;
- веса 1м секций
колонны, кН/м;
- длины секций
колонны, м;
q - вес 1м колонны на глубине акватории, кН/м;
l - глубина акватории; м;
- смещение судна
в горизонтальном направлении, м;
- угловое смешение
судна, рад;
E - модуль упругости, кН/м2;
J - момент инерции сечения, м4;
F - площадь сечения колонны, м2;
-
площади сечений секций колонны;
- скорость (м/с) и
ускорение (м/с2)
колонны в момент посадки на клиновой
захват;
а - скорость продольных колебаний (скорость звука в металле), м/с;
А - амплитуда вертикальных колебаний судна, м;
- частота вынужденных колебаний судна, 1/с;
К - коэффициент,
учитывающий жесткость крепления колонны
на устье при спуске (
).
Торможение колонны
в конце спуска трубы значительно
уменьшаем
при посадке колонны в клиновой захват
или на элеватор.
Выражение в
квадратных скобках в формуле ( .4)
определяет условие, при котором колебание
судна может достичь больших значений.
Обычно частота вынужденных колебаний
существенно отличается от определяемых
по выражению
собственные колебаний колонны, вызванных
возмущающими силами, и поэтому в
большинстве случаев выражением в
квадратных скобках можно пренебречь.
Формула (2) приемлема,
при
и
.
Условие прочности для обсадной колонны из труб с треугольной резьбой записывается следующим образом:
(
)
,
где:
- страгивающая нагрузка, кН;
- осевой момент
сопротивления сечения по основной
плоскости (по первому полному витку),
м3:
;
- внутренний диаметр
резьбы в основной плоскости, мм;
d - внутренний диаметр трубы, мм;
Расшифровка величин
приведена
в п.п. 2.20-2-27.
Условие прочности обсадных труб с трапециидальной резьбой типа "Батресс", УАМ ,"Экстрем лайн", ОТТМ, ОТТГ записывается следующим образом:
(
)
где: W - осевой момент сопротивления сечения по телу трубы, м3;
(трубы ОТТГ, ОТТМ)
и
(трубы
импортного производства).
Лекция 13. Рекомендации по выбору типов. Резьбовых соединений и групп прочности (марок) обсадных труб
13.1. Методика выбора обсадных труб и резьбовых соединений
Выбор обсадных труб и резьбовых соединений для них проводят с учетом геолого-технических условий бурения и эксплуатации скважин по "Номенклатуре обсадных труб, освоенных отечественной промышленностью", ежегодно, представляемой объединениям министерством или (по его поручению) специализированным НИИ.
Включение в компоновку проектируемых обсадных колонн импортных труб с соответствующими резьбовыми соединениями допускается при отсутствии или дефиците отечественных труб с требуемыми прочностными характеристиками и геометрическими размерами резьб (специальные муфты, толстостенные трубы и т.д.).
С учетом геолого-технических условий бурения, выбранной конструкции и метода эксплуатации скважин, номенклатуры выпускаемых и выделенных объединению импортных обсадных труб устанавливают необходимые ограничения по диаметрам трубных соединений и выбирают муфтовые или безмуфтовые трубы.
Тип резьбового соединения, применяемые при его сборке смазки, герметизирующие средства должны соответствовать:
- виду флюида,
находящегося в колонне в различных ее
интервалах; Для многофазной системы
типа газ-нефть-конденсат находящаяся
в колонне среда считается газообразной,
если ее усредненный по интервалу удельный
вес
;
- максимальному внутреннему избыточному давлению по секциям рассчитываемой колонны. Максимальным значением внутреннего давления считается: для жидких сред - давление гидроиспытания, для газа - максимальное рабочее давление;
- максимальной температуре, под воздействием которой находятся колонна -в процессе строительства и эксплуатации скважин;
Профиль резьбы, тип и конструкция резьбового соединения, вид герметизирующего средства уточняются с учетом следующих условий:
- условий прочности;
- условий герметичности (плотности);
- условия обеспечения минимального радиального зазора между муфтой (раструбом) спускаемой колонны, предыдущей колонной и стволом скважины.