Пример

Проверочный расчет бурильной колонны на разрыв.

Вначале на экспертной основе выбирается опасное сечение, для которого необходимо определить запас прочности.

Наиболее вероятное местонахождение опасных сечений:

- верхние сечения секций равнопрочной колонны;

- участки искривления скважины, когда одновременно действуют все виды напряжений.

Наибольшее растягивающее усилие вычисляют по формуле:

. (3.1)

Обозначения величин в формуле (3.1) приведены в разделе 2.2.

Напряжение растяжения в избранном сечении трубы равно:

, (3.2)

а запас прочности определяется по формуле:

. (3.3)

Значение n_σ не должно быть меньше величин, указанных в Приложении 3.

Исходные данные:

Глубина скважины – 3000 м.

Способ бурения – роторный.

Базовая колонна составлена из бурильных труб ТБПК-127_*9,2Е.
Масса 1 пог. м бурильных труб – 31,2 кг.

Предел текучести – 539 Мпа.

КНБК составлена из УБТС-203 длиной 200 м. Масса 1 пог. м – 214,6 кг (в воздухе).

Плотность бурового раствора – 1150 кг/м³.

Перепад давления на долоте – 10 МПа.

Найдем вес КНБК и бурильных труб в буровом растворе:

Q_кнб= 214,6_*200_*9,81_*(1 – 1150 / 7850) =359363 Н = 359,4 кН.

Q_б = 31,2_*2800_*9,81_*(1 – 1150 / 7850) = 731453 Н = 731, 5 кН.

Гидравлическая растягивающая сила от перепада давления на долоте:

p_{д *} f_к = 10_*10⁶_* 3,14_*(0,127 – 2_*0,0092)² / 4 = 92630 Н.

Растягивающая нагрузка в верхнем сечении бурильной колонны (3.1):

Q_р = 1,15_*(359363 + 731453) + 92630 = 1347068 Н.

Сечение бурильной трубы по телу f_т:

f_т= 3,14_*(0,127² – 0,1086²) / 4 = 0,0034 м².

Напряжение в теле трубы (3.2):

σ = 1347068 / 0,0034 = 396196470 Па = 396,2 МПа.

Запас прочности на разрыв (3.3):

n_σ = 539 / 396,2 = 1,36 < 1,45.

Из Приложения 3 видно, что запас прочности меньше минимально необходимого для роторного бурения. Это значит, что данная колонна является недостаточно прочной.

Контрольные вопросы:

А. Какова размерность напряжения?

Б. Какие силы вызывают появление напряжений растяжения в бурильной колонне?

В. В каком сечении секций бурильной колонны напряжения растяжения наибольшие по величине?

Г. Что такое "запас прочности" на разрыв бурильной трубы и какова его размерность?

Д. Чему равно минимально допустимое значение запаса прочности при бурении с применением забойных двигателей?

Е. Чему равно минимально допустимое значение запаса прочности при роторном бурении?

Ж. Как влияет перепад давления на долоте на напряженное состояние бурильной колонны?

Дата добавления: 2015-06-27