Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Напряжения, возникающие в бурильной колонне


Помощь в написании учебных работ
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

ЛЕКЦИЯ 6

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 даже одного диаметра не является стержнем постоянного сечения, так как на трубах имеются высаженные концы, бурильные замки и переводники. Осложняется расчет напряжений 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 рассчитывают напряжения приближенно, а неучтенные силы компенсируют коэффициентом запаса прочности, устанавливаемым на основании опыта эксплуатации бурильных колонн. Можно рассчитывать напряжения, принимая, что бурильная, колонна работает в воздушной среде.

Напряжение растяжения sрас (Па), имеющее максимальное значение при подвешенном состоянии бурильной колонны и при циркуляции промывочной жидкости, определяется по формуле (при расхаживании БК особенно в искривленной скважине силы взаимодействия труб со станками скважины могут оказаться значительными, поэтому sрас в этом случае следует вычислять с учетом дополнительной осевой силы определяемой опытным путем)

, (6.1)

где mУБТ - масса 1 м УБТ кг/м; lУБТ - длина УБТ м; m - масса 1 м бурильных труб кг/м; lбт - длина бурильных труб, м; mд, mзд - массы долота и забойного двигателя кг; g - ускорение свободного падения м/с2; dв dн - внутренний и наружный диаметры бурильных труб, м; DРзд, DРд - перепады давления в забойном двигателе и долоте, Па.

Во время бурения, когда нагрузка на долото Рд создается весом сжатой части бурильной колонны напряжение растяжения sрас (Па) в растянутой части определяется по формуле

, (6.2)

где lУБТс - длина сжатой части УБТ, м.

В нижней сжатой части бурильной колонны напряжение сжатия sсж (Па) приближенно определяется по формуле

, (6.3)

где dУБТн, dУБТв - наружный и внутренний диаметры УБТ, м.



Потерявшая устойчивость от действия сжимающих сил бурильная колонна испытывает также изгибающие напряжения sиз, которые будучи максимальными у долота, постепенно уменьшаются в направлении к нижнему участку растянутой части бурильной колонны.

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

Расчеты показывают, что sиз в связи с ограничением изгиба колонны стенкой скважины не достигают опасных значении не велики и напряжения sсж и t. Поэтому при бурении с забойными двигателями бурильную колонну допустимо рассчитывать с учетом действия на нее только напряжений растяжения.

При роторном бурении кроме напряжений растяжения sрас и сжатия sсж возникают в бурильной колонне касательные напряжения t в результате передачи ею крутящего момента от ротора к долоту.

Возникают также изгибающие напряжения sиз вследствие действия на колонну осевых и центробежных сил.

Касательные напряжения t (Па) изменяющиеся по длине колонны от максимума в ее верхнем сечении до минимума у до лота определяют по формуле

, (6.4)

где Мкр - крутящий момент, передаваемый бурильной колонной, Н×м; Wp - момент сопротивления поперечного сечения труб при кручении, м3

, (6.5)

где N – мощность, передаваемая бурильной колонной, Вт; w - угловая скорость бурильной колонны с-1 (w=np/30. n - частота вращения бурильной колонны об/мин).

. (6.6)

Крутящий момент имеет наибольшее значение в верхнем сечении БК, где на преодоление сил сопротивления вращению БК затрачивается наибольшая мощность

, (6.7)

где Nl и Nд - мощности, затрачиваемые соответственно на вращение бурильной колонны и разрушение породы.

Для вычисления N и Nд зависящих от многих факторов предложен ряд эмпирических формул дающих весьма приближенные результаты. Поэтому для практических расчетов за величину N следует принимать мощность, передаваемую ротору для вращения бурильной колонны.

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

Если принять, что бурильная колонна деформирована в виде пространственной спирали, то изгибающие напряжения можно определить по формуле

, (6.8)

при этом ,

,

где Р - вес колонны, Н; R - кажущийся радиус скважины, м; Dc, dн - диаметр скважины и наружный диаметр бурильной трубы (или УБТ), м; W - момент сопротивления поперечного сечения трубы при изгибе м3.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Управління мобільністю персоналу | Принцип расчета бурильной колонны

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 3917; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2022) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.016 сек.