14. Напряжения, возникающие в бурильной колонне.

Для расчета бурильной колонны на прочность необходимо знать нагрузки и возникающие в результате их действия напряжения в любом сечении бурильной колонны.

Однако определить напряжения с достаточной точностью довольно трудно, так как бурильная колонна не является стержнем постоян­ного сечения вследствие наличия высаженных концов на трубах, соединительных муфт, бурильных замков и переводников. Ослож­няется расчет напряжений и необходимостью учета гидростатических и гидродинамических сил, сил трения, возникающих при осевом пере­мещении бурильной колонны и при ее вращении в скважине, и других трудно учитываемых сил.

Поэтому приходится рассчитывать напряжения приближенно.

При рассмотрении условий работы бурильной колонны отмечалось, что при бурении с забойными двигателями и при ротор­ном бурении колонна находится не в одинаковых напряженных состояниях.

При бурении с забойными двигателями (турбобуром, электро­буром) в верхней растянутой части колонны возникают напряжения растяжения (сигма), а в нижней части, передающей нагрузку на долото, — напряжения сжатия .

Потерявшая в сжатой части устойчивость бурильная колонна от действия сжимающих сил испытывает также изгибающие напря­жения , которые, имея максимальное значение у долота, посте­пенно уменьшаются в направлении к нижнему участку растянутой части колонны.

Бурильная колонна испытывает касательные напряжения ' от действия реактивного момента турбобура, постепенно уменьшаю­щиеся в направлении к вертлюгу и достигающие его только при коротких бурильных колоннах.

При вращении ротором бурильная колонна испытывает касатель­ные напряжения , уменьшающиеся к долоту.

Расчеты показывают, что в связи с ограничением изгиба колонны стенкой скважины не достигают опасных значений; невелики и напряжения ' и . Поэтому при бурении с забойными двигателями бурильную колонну рассчитывают с учетом действия на нее только напряжений растяжения и сжатия.

При роторном способе бурения, кроме напряжений растяже­ния и сжатия , при расчете бурильной колонны необходимо учитывать касательные напряжения т, возникающие в результате передачи вращающего момента бурильной колонной, и изгибающие напряжения , возникающие вследствие действия осевых и цен­тробежных сил.

Касательные напряжения, изменяющиеся по длине бурильной колонны от максимума в верхнем сечении колонны до минимума у долота,

Изгибающие напряжения определяются в основном центробеж­ными силами при незначительном влиянии на их значение сил соб­ственного веса бурильной колонны. Влияние же вращающего момента на величину изгибающих напряжений незначительно и сводится главным образом к приданию бурильной колонне спиральной формы изгиба.

15. Приготовление, очистка и дегазация буровых растворов.

Процессы очистки, приготовления и дегазации буровых растворов занимают важное место среди других процессов строительства и ремонта глубоких скважин.

Современная буровая установка для бурения на нефть и газ оснащается комплексом оборудования, механизмов и устройств для приготовления, обработки, хранения, очистки и дегазации б.р. Этот комплекс называется ЦС или ОЦС. Монтируется ОЦС на земле на специальных фундаментах рядом с вышечным и основным блоками.

Приготовление осуществляется в основном двумя методами: 1) при бурении значительных толщ карбонатов, глин или глинисто-карбонатовых – самозамес (долото);

2) с помощью механизмов б.у. (глиномешалки, ФСМ). Химическая обработка б.р. производится для доведения его параметров до проектных.

Очистка бурового раствора одна из важнейших операций в современном бурении, от которой существенно зависит эффективность всего процесса строительства скважин. В качестве средств для грубой очистки используют вибросита. Для тонкой очистки бурового раствора используют гидроциклонные шламоотделители, первая ступень которых называется пескоотделителем, а вторая – илоотделителем. Для очистки от выбуренной породы утяжеленных буровых растворов используют специальные установки.

Современная буровая установка снабжается вакуумным дегазаторами, в которых дегазация происходит в вакуумных камерах. Производительность дегазирующего механизма д.б. больше производительности буровых насосов. Применяют пеногасители, способствующие снижению газа (обычно дизтопливо). Кроме того могут применятся специальные гидроциклоны.