 |
Расчет бурильных труб на прочность
|
|
|
|
5.15.1 Расчет верхней части колонны
Напряжение растяжения в верхнем сечении подвешенной колонны бурильных труб определяется:
, МПа
- коэффициент, учитывающий соединения бурильных труб;
для стальных труб = 1,05÷1,11
для легкосплавных =1,26;
- глубина скважины, м;
= 9,81, м/с2;
- плотность материала труб, кг/м3;
- плотность промывочной жидкости, кг/м3;
Напряжение верхней части колонны бурильных труб, передающей нагрузку на породоразрушающей инструмент:
, МПа;
, м – длина сжатой части;
- нагрузка на породоразрушающий инструмент, Н;
= 9,81, м/с2;
- масса 1м бурильной трубы, кг.
Одновременно с растягивающими напряжениями верхняя часть колонны в процессе бурения испытывает напряжение кручения:
, Па
- крутящий момент, Нм;
- момент сопротивления при кручении, м3
Нм
и 
- наружный и внутренний диаметр бурильных труб, м;
, Нм
- мощность двигателя, Вт;
- КПД передач, =0,8÷0,9
- коэффициент перегрузки двигателя (для ДВС =1,1, для электродвигателя 
=1,5÷2);
- угловая скорость, рад/сек;
, рад/сек
об/мин – частота вращения бурильных труб;
Суммарное напряжение в верхней части определяется:
, МПа
Запас прочности колоны определяется:
≥1,4 ÷ 1,7;
- пределе текучести материала бурильных труб, Па.
5.15.2 Расчет нижней части колонны бурильных труб
Напряжение сжатия от гидростатического давления промывочной жидкости и нагрузки на породоразрушающий инструмент
, МПа
- глубина скважины, м;
- плотность промывочной жидкости, кг/м3;
= 9,81, м/с2;
- нагрузка на породоразрушающий инструмент, Н;
- площадь сечения бурильной трубы, м2.
Напряжение от продольного изгиба определяется:
, МПа
- осевой момент сопротивления изгибу, м3;
|
|
|
, м3;
и - наружный и внутренний диаметр бурильных труб, м;
- стрела прогиба, м
, м
- диаметр скважины, м
- осевой момент инерции
, м4;
- модуль упругости, Па
= 2 ∙ 1011, Па (для стали) = 0,7 ∙ 1011, Па (Д 16Т)
- длина полуволны, м
, м
- длина сжатой части колонны бурильных труб, м
- нагрузка на породоразрушающий инструмент, Н
= 9,81, м/с2;
- масса 1м бурильной трубы, кг.
- коэффициент, учитывающий соединения бурильных труб;
, рад/сек
об/мин – частота вращения бурильных труб;
Напряжение кручения определяется:
, МПа
Вт – мощность двигателя за вычетом мощности на холостое вращение.
Суммарное напряжение в нижней части колонны:
, МПа
Запас прочности можно определить:
÷1,7
В конце расчетов следует сделать вывод относительно возможности пользования запроектированных бурильных труб для бурения проектной скважины.
VI. Определение количества тракторов для перевозки буровой установки без разборки.
1. Тяговое усилие трактора определяется по формуле:
, кН
2. Количество тракторов определяется:
, Рт – кН;
- масса буровой установки, кг;
- максимальный угол подъема при перевозке
= 100 ÷ 300;
- коэффициент трения, = 0,2 ÷ 0,5;
- скорость движения трактора 
= 1 ÷ 3 м/сек;
- мощность двигателя трактора, кВт.
=0,7 – КПД трактора.
После расчетов указать марку трактора, проектируемого для перевозки буровой установки.
VII. Расчет на прочность обсадных труб
Проверка прочности обсадных колонн производится на разрыв в опасном сечении (в нарезанной части) и на смятение ниток резьбы. Допускаемая глубина спуска колонны обсадных труб из условия из прочности на разрыв определяется:
,
Допускаемая глубина спуска колонны обсадных труб из условия прочности резьбы в опасном сечении на смятение.
,
где 
- площадь опасного сечения трубы по резьбе, м2
, м2
Для стали группы прочности «
» = 372∙106 Па
|
|
|
=1,5 ÷ 2 – коэффициент запаса прочности;
- наружный диаметр трубы, м
= 9,81, м/с2;
и 
- наружный и внутренний диаметр резьбы, м.
|
|
|
