ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН
При бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые параметры режима бурения устанавливают, исходя из требований максимальной производительности. Однако для обеспечения эффективности технологического процесса бурильная колонна должна надежно выдерживать рабочие нагрузки, т. е. обладать достаточной прочностью. В начальный момент бурения новой скважины нагрузка на породоразрушающий инструмент создается весом всех бурильных труб, находящихся в скважине, причем до определенной глубины к нему добавляют дополнительное усилие, формируемое системой подачи. Таким образом, вся колонна бурильных труб в этом случае сжата. Однако по мере утлубки скважины вес бурильной колонны становится больше необходимой осевой нагрузки на забой и часть этого веса снимается с забоя растягивающим усилием лебедки или усилием цилиндров гидравлической подачи. В этом случае верхняя часть бурильной колонны оказывается растянутой, а нижняя — сжатой. Кроме того, в бурильной колонне появляется, так называемое, нейтральное или нулевое сечение, не испытывающее ни сжимающих, ни растягивающих нагрузок. Положение нейтрального сечения определяется из условия, что вес части колонны, расположенной ниже него, условно равен нагрузке на породоразрушающий инструмент.
Ряд исследований (Г. М. Саркисов, 1971, Л. А. Лачинян, 1975)
позволил установить, что в верхней части колонны наиболее опасны статические нагрузки, а в нижней части — динамические переменные. Поэтому современная методика прочностного расчета бурильных колонн включает в себя расчет верхней (растянутой) части колонны на статическую прочность и расчет нижней (сжатой) части колонны на выносливость.