Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Условия работы бурильной колонны в скважине

(Лекция 7)

Условия работы бурильной колонны зависят от весьма разнооб­разных факторов, наиболее существенные из которых следующие:

величина и характер действующих нагрузок; их сочетание опре­деляет сложное напряженное состояние материала труб (некоторые из действующих нагрузок не поддаются определению с достаточной точ­ностью);

наличие мест концентрации напряжений (резьбовое соединение, сочленение различных по жесткости элементов бурильной колонны, например, замка с бурильной трубой, бурильной трубы с УБТ и т.п.);

коррозионное воздействие среды, в которой находится бурильная колонна (рН среды, электрический потенциал, вредные примеси в бу­ровом растворе, температура); коррозионное воздействие влечет ухудшение прочностных показателей материала труб и других элемен­тов бурильной колонны;

абразивное воздействие на бурильную колонну стенок скважины и твердых частиц, находящихся в циркулирующем буровом растворе; оно приводит к износу элементов бурильной колонны и соответствен­

 

но к изменению их конструктивных размеров, что в свою очередь, обу­словливает рост напряжений при неизменной действующей нагрузке;

возникновение колебательных процессов и резонансных явлений в бурильной колонне.

Величины и характер нагрузок, действующих на колонну, зависят от способа бурения, глубины, траектории и состояния скважины, при­меняемых режимов бурения, технического состояния наземного обо­рудования, оснащенности его средствами механизации, автоматизации и контроля, а также от квалификации бурового персонала.

В процессе бурения бурильная колонна подвергается действию статических, динамических и переменных (в том числе циклических) нагрузок. Характер действующих нагрузок и их распределение по ко­лонне в значительной степени определяются способом бурения.

Номенклатура основных нагрузок на бурильную колонну приве­дена в табл. 4.10.

Таблица 4.10

Выбор параметров УБТ

Диаметр нижней (первой) секции УБТ выбирается с учетом кон- е грукции скважины и обеспечения наибольшей устойчивости и проч­ности. В нормальных условиях бурения рекомендуется принимать с ледующие соотношения между диаметрами УБТ и долот ( d_y / D ).

Диаметр долота, мм..............  <295,3          >295,3

Соотношение d_y / D...............  0,80-0,85              0,70 -0,80

Для осложненных условий это соотношение уменьшается.

 

 

Сочетания рекомендуемых диаметров нижний секции УБТ и до­лот приведены в табл. 4.11.

 

Таблица 4.11

Диаметр нижней секции УБТ и долот, мм

Долото	УБТ (нижняя секция)	Долото	УБТ (нижняя секция)
139,7 - 146,0	114; 120 108	269,9	219; 229 178; 203
149,2 - 158,7	120; 133 108; 114	295,3 -311,1	229; 245 203;219
161,0- 171,4	133; 146 120;133	320,0	245 229
187,3 -200,0	165 146	349,2	254 229
212,7 -228,6	178 165	>374,6	273 254
244,5 - 250,8	203 Г78	-	-
Примечание. В числителе - диаметр УБТ для нормальных условий, в знаменателе - для осложненных.

 

В осложненных условиях при бурении долотами D > 250,8 мм допускается применение УБТ ближайшего меньшего диаметра с одно­временной установкой опорно-центрирующих устройств.

При бурении забойными двигателями диаметр нижней секции УБТ должен быть не более диаметра забойного двигателя, т.е.

dy 6т 2 ≤ d з.дв .

Жесткость надцолотного участка УБТ должна быть не менее же­сткости обсадной колонны, под которую ведется бурение.

Для обеспечения этого условия в табл. 4.12 приводятся сочетания диаметров обсадных труб и минимально допускаемых диаметров УБТ.

Соотношение диаметров бурильных труб d _б.т расположенных над УБТ, к диаметру УБТ d_у6т должно быть следующим: d_б.т / d_у6т  ≥0,7. Если это соотношение не соблюдается, то комплект УБТ должен со­стоять из труб нескольких диаметров, уменьшающихся в направлении к бурильным трубам. При этом отношение диаметра последующей ступени к предыдущей должно быть не менее 0,8.

Рекомендуемые сочетания диаметров бурильных труб и диамет­ров обсадных колонн приведены в табл. 4.13.

 

 

Таблица 4.12

Диаметр обсадных труб и минимально допускаемые диаметры УБТ, мм

Обсадная труба		УБТ	Обсадная труба		УБТ
114,3		108	244,5		203
127		120	273,1		219
139,7; 146,1		146	298,5		229
168,3		165	323,9; 339,7		229;254
177,8; 193,7		178	351		254
219,1		178	377		254
244,5		203	>406		273

Таблица 4.13

Таблица 4.14

Величины коэффициента α

Зенитный угол Ө, град	0-3 (верти­кальная)	3-5	6-9	10-16
Значение коэффициентаα	18,8 10'5	22,6-10"5- 28,8*10~5	33,8*10"5- 34,3-10"5	35,2*10'5- 40,3-10'5

 

 

Практически М_КР можно подсчитать по формуле:

 

где N мощность, передаваемые бурильной колонне, определяется как:

   Nд_В - мощность двигателя, устанавливаемого для привода ротора, Вт. Выбирается по паспорту; η - КПД передачи мощности от двигателя к бурильной колонне; λ_Х - коэффициент перегрузки двигателя. Выбира­ется также по паспорту).

2. При бурении усилие растяжения колонны

где рб - перепад давления в бурильной колонне и долоте, Па.

 

6. Общее напряжение от растяжения и кручения согласно третьей теории прочности

 

где [σ] - приведенное напряжение, Па.

 

7. Напряжение сжатия

 

 

 

8. Напряжение изгиба в резьбовом соединении

где Е модуль Юнга, Па; J - момент инерции сечения трубы, м⁴,

 

f возможная величина прогиба нижнего участка колонны бурильных

груб, м,

 

 

 

Где dнвк - наружный диаметр бурильной трубы с высаженным концом; dввк - внутренний диаметр бурильной трубы с высаженным концом; И W_кр - полярный момент сопротивления высаженного конца трубы, м³.

 

10. Общее напряжение не должно превышать допустимое [σ]. До­пустимое напряжение связано с пределом текучести σ_т следующим выражением:

При расчете σ < [σ] в случае нарушения неравенства используют более прочные трубы и расчет повторяют.

Следует помнить, что диаметр УБТ не должен быть больше диа­метра турбобура, электробура или другого забойного двигателя.

При бурении турбобурами, электробурами и другими забойными двигателями возникающий реактивный момент воспринимается не­подвижной колонной, лежащей на стенках скважины.

Расчет сводится к определению допустимой длины колонны с учетом веса турбобура, УБТ и давления бурового раствора.

Бурильная колонна может состоять из нескольких секций. Допус- шмая длина колонны L, составленной из труб одного диаметра, тол­щины и материала, равна сумме длин нижней секции L1 и УБТ L_УБТ.

Длина нижней секции

 

 

Q_T - вес турбобура; Qубт - вес УБТ; Fn - площадь поперечного сечения проходного канала бурильной трубы; р_н - давление, развиваемое насо­сами; (/о - вес 1 м трубы с учетом высадки и замков; F - поперечное сечение трубы; к - коэффициент запаса прочности.

Длина верхней части колонны

где Q’доп - допустимая растягивающая нагрузка бурильных труб верх­ней секции; q '₀ - вес 1м трубы верхней секции с учетом высадки и замков.

Если две секции в сумме меньше проектной глубины скважины, то колонну принимают трехсекционной и аналогичным образом рас­считывают длину третьей секции.

 

Таблица 4.15

Условия работы бурильной колонны в скважине

(Лекция 7)

Условия работы бурильной колонны зависят от весьма разнооб­разных факторов, наиболее существенные из которых следующие:

величина и характер действующих нагрузок; их сочетание опре­деляет сложное напряженное состояние материала труб (некоторые из действующих нагрузок не поддаются определению с достаточной точ­ностью);

наличие мест концентрации напряжений (резьбовое соединение, сочленение различных по жесткости элементов бурильной колонны, например, замка с бурильной трубой, бурильной трубы с УБТ и т.п.);

коррозионное воздействие среды, в которой находится бурильная колонна (рН среды, электрический потенциал, вредные примеси в бу­ровом растворе, температура); коррозионное воздействие влечет ухудшение прочностных показателей материала труб и других элемен­тов бурильной колонны;

абразивное воздействие на бурильную колонну стенок скважины и твердых частиц, находящихся в циркулирующем буровом растворе; оно приводит к износу элементов бурильной колонны и соответствен­

 

но к изменению их конструктивных размеров, что в свою очередь, обу­словливает рост напряжений при неизменной действующей нагрузке;

возникновение колебательных процессов и резонансных явлений в бурильной колонне.

Величины и характер нагрузок, действующих на колонну, зависят от способа бурения, глубины, траектории и состояния скважины, при­меняемых режимов бурения, технического состояния наземного обо­рудования, оснащенности его средствами механизации, автоматизации и контроля, а также от квалификации бурового персонала.

В процессе бурения бурильная колонна подвергается действию статических, динамических и переменных (в том числе циклических) нагрузок. Характер действующих нагрузок и их распределение по ко­лонне в значительной степени определяются способом бурения.

Номенклатура основных нагрузок на бурильную колонну приве­дена в табл. 4.10.

Таблица 4.10