Изучая форму износа замков бурильной колонны, исследователи обнаружили, что в одних случаях износ носит равномерный характер, в других – односторонний. Следовательно, в одном случае колонна вращалась вокруг своей оси, в другом – вокруг оси скважины, и соприкасалась с её стенками одним и тем же местом. Возможно и одновременное сочетание этих движений. В любом случае сумма угловых скоростей вращения вокруг собственной оси и вокруг оси скважины равна угловой скорости ротора. Характер движения определяется целым рядом факторов, которые различны в разных точках скважины. Изменение режима бурения (осевой нагрузки на долото и частоты его вращения) изменяет характер работы колонны. Увеличение этих параметров вызывает прижатие колонны к стенкам скважины, что тормозит ее вращение вокруг оси скважины, а вероятность вращения колонны вокруг собственной оси возрастает. При режимах, близких к резонансным или критическим, возникают беспорядочные биения. На таком режиме работать нельзя. Все это влияет на износ бурильных труб и должно учитываться при выборе конструкции колонны и параметров режима бурения.
Материал бурильных труб
Процесс бурения, связанный с проникновением в земные недра, предъявляет специфические требования к материалу бурильных труб. При его выборе, прежде всего, необходимо учитывать условия работы и нагрузки, действующие на бурильный инструмент, которые нами уже рассмотрены. Традиционно для изготовления бурильных труб применяют два материала: сталь и сплавы алюминия, основные параметры которых приводятся в табл. 3.
Таблица 3 Основные физико-механические характеристики материалов бурильных труб
| Вид материала | Уд.вес, г/см3 | Модуль упругости материала, х104 Мпа | Модуль сдвига, х104 Мпа | Коэффициент Пуассона | Коэффициент линейного расширения, ×10-6 ,°С-1 | Удельная теплоёмкость, Дж/(кг°С) |
| стали | 7,85 | 20,6 | 7,9 | 0,27 | 11,4 | 500 |
| Ал.сплавы | 2,78 | 7,10 | 2,7 | 0,3 | 22,6 | 840 |
При анализе перспективности применения того или иного материала для бурильных труб следует прежде всего обратить внимание на два параметра: плотность и прочность, выражением которой является предел текучести. В этом смысле весьма наглядным является понятие «удельная прочность материала», введенные В. Ф. Штамбургом .
где σт – напряжения, равные пределу текучести, Па; γ – удельный вес материала труб, Н/м3 ; ℓ – предельная глубина спуска одноразмерной колонны – называемая удельной прочностью, м.
Чем больше γ, тем меньше предельная длина подвески одноразмерной колонны в воздухе, при которой напряжения в материале труб за счет увеличения веса достигают предела текучести. В скважине, заполненной промывочной жидкостью, эта длина подвески труб больше:
где γж – удельный вес промывочной жидкости; n – коэффициент запаса прочности
Механические свойства материала бурильных труб (Трубная металлургическая компания)
Дата: 2019-02-02, просмотров: 429.
