11. Частные случаи предельных нагрузок на бурильную колонну.

1) Определение верхней границы прихвата бур. колонны методом вытягивания.

Осевая нагрузка, при которой напряжения в теле трубы, зажатой в клиновом захвате, достигает предела текучести, определяют по формуле: где - предельная осевая нагрузка на трубу в клиновом захвате при коэффициенте охвата равном единице (значения приводятся в таблице), Н; с - коэффициент охвата, ; β - угол охвата трубы плашками одного клина, град; k - количество клиньев; - предел текучести материала трубы, МПа; F - площадь поперечного сечения тела трубы, мм²; -средний диаметр трубы, мм; - рабочая длина клина, мм; α - угол наклона клина, град; φ - угол трения на поверхности сопряжения клина с корпусом клинового захвата, град. Для четырехклиновых захватов и

Обязательным при расчете колонны явл. проверочный расчет трубы на сопротивляемость смятию в клином захвате, при котором опред. коэф. запаса прочности на смятие в клиновых захватах.

2) Спуск обсадных колон секциями.

Расчет бурильной колонны на разрыв от наружного избыточного давления, при котором наиб. напряжение в теле трубы достигает предела текучести, т.е при критическом давлении Р_кр.

Наружное избыточное давление определяется по формуле или выбирается из таблицы. А действующее на трубу избыточное наружное давление в любом рассматриваемом сечении определяется по формуле:

где k – коэффициент, равный 9,8, если расчет производится в единицах СИ, и равный 1,0 – в единицах технической системы; , – плотность (удельный вес) бурового раствора за бурильной колонной и внутри ее, г/см³; , – высота столба жидкости над рассматриваемым сечением за колонной и внутри ее, м.

3) Прекращение циркуляции при продавке цементного раствора за обсадную колонну из-за седиментации цемента обратных клапанах из-за малейшего простоя при цементировании.

Внутреннее избыточное давление, при котором наибольшее напряжение в теле трубы достигает предела текучести, определяют по формуле: где δ – номинальная толщина стенки трубы, мм; D – наружный диаметр трубы, мм.

Значения Р_т также приведены в таблицах.

Внутреннее избыточное давление может достич. больших величин при бурении с гидр. забойным двигателем, при вост. циркуляции, при опрессовке пластов и др. случаях.

12. Расчет бурильной колонны при роторном бурении.

Расчет производится с учетом действия на него: 1) собственного веса; 2) центробежных сил; 3) крутящего момента. После опред. допустимой длины колонны необходимо проверить полученную конструкцию на возможность её эксплуатации в условиях сложного, напряженного состояния. Для этого опред. коэф. запаса прочности в верхнем сечении колонны: где G_т - предел текучести; G_в - предельные напряжения в верхнем сечении бур. колонны.

, А- коэф. анизотропии материала труб (А_стали = 4; А_{ал. спл} = 4,77).

, где ; ; - момент сопротивления поперечного сечения труб при кручении .

Коэф. запаса прочности в нижнем сечении колонны опред. по след. формуле: , где – привед. напр. в нижнем сечении бур. колонны .

k₁ принимают равным 1,3 в неосложненных условиях и 1,35 в осложненных.

При бурении наклонных скважин коэф. увеличивается на 0,05. Для обеспечения плавного перехода по жесткости от УБТ к б.т. компоновка УБТ выполняется ступенчато.