Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Наибольшие статические нагрузки действуют у устья скважины в верхнем сечении колонны. Бурильные трубы, расположенные у устья, рассчитывают из условия од­новременного действия наибольших нормальных растяги­вающих и касательных напряжений, вызывающих деформа­цию кручения. Условие прочности для этого случая запишет­ся следующим образом:

[ст] > л/с

‘2 + 4т2 , (10.16)

где [а] — допустимое напряжение растяжения; о — растяги­вающее напряжение; т — касательное напряжение.

Величину допустимого напряжения определяют, исходя из предела текучести материала стт и выбранного запаса прочно­сти V (запас прочности регламентируется характером воз­можных последствий при разрушении конструкции):

[а] = ат/У. (10.17)

Растягивающие напряжения в верхней трубе бурильной колонны определяются из выражения

+ Ц 1-Вь

а =

(10.18)

где 1, її — длина бурильной колонны и УБТ, м; д, — вес 1 м бурильных труб и 1 м УБТ в воздухе, кН/м; рж — плотность промывочной жидкости и стали, г/см3; — площадь попереч­ного сечения трубы, см2.

Касательные напряжения определяются исходя из крутя­щего момента на рабочем валу вращателя Мкр и полярного момента сопротивления поперечного сечения трубы №гп:

т = Мкр/И^. (10.19)

Крутящий момент на рабочем валу вращателя может быть определен из мощности N и частоты вращения снаряда л:

(10.20)

где к — коэффициент приведения, к = 716,2 — при выражении мощности в лошадиных силах, к = 973 — при выражении мощности в киловаттах.

Однако расходуемую мощность в данный текущий рабо­чий момент замерить довольно сложно. Поэтому приходится определять ее расчетным путем по косвенным данным

(10.21)

N = N1 + N2 + N3,

где N і, N2, N3 — мощность, затрачиваемая соответственно на разрушение породы на забое, на трение бурового снаряда о стенки и забой скважины и на вращение колонны бурильных труб в скважине.

Мощности N1 и N2 приближенно определяются из выра­жения

(10.22)

ЛГ, + N. = N^2,

где N0 = 73,5-185 Вт/см2 — измеренные экспериментально пределы удельных затрат мощности работающего бурового снаряда (мощность, затрачиваемая на 1 см2 площади разбури­ваемого забоя); Р2 — площадь поверхности забоя, см2.

Для расчета мощности, затрачиваемой на вращение колонн бурильных труб используются эмпирические формулы, полу­ченные в результате экспериментальных исследований. Наи­более употребительной является следующая формула

(10.23)

N3 = (6,2- 10-7л2 + 5,2-Ю^л)/*68,

где 1 — длина бурильной колонны, м.

При расчете касательных напряжений часто полярный мо­мент сопротивления сечения трубы определяется исходя из того, что сечение трубы круглое кольцевое.

Однако в случае сложного движения бурильной трубы, со­вершающей одновременно с вращением вокруг собственной оси вращение вокруг оси скважины (односторонний износ труб), А. А. Лачинян предлагает использовать другую формулу:

где И3 — площадь контура, ограниченного линией среднего диаметра трубы; 5С — минимальная толщина стенки трубы.

Разница в оценке напряжений в этом случае достигает 25 %. Предлагается также формула, корректирующая поляр­ный момент сопротивления круглого кольцевого сечения при одностороннем износе трубы

(10.25)

м.

X =

^П8К /8,

где 8К — толщина стенки трубы при равномерном концентри­ческом износе; 83 — минимальная толщина стенки при одно­стороннем износе.

В конечном виде расчетная формула прочностного расчета бурильной колонны на статическую прочность выглядит сле­дующим образом

Рж Р

+ 4

[с]>

(10.26)

(10.27)

Зная глубину скважины, предел текучести материала бу­рильных труб и предполагаемую частоту вращения можно определить предельную мощность, которую может передавать данная колонна бурильных труб

гМГ£я	гм2	М)?+4*1(1
1432408.. 1	[у)

N = —

(числовые коэффициенты приведения взяты из условия опре­деления мощности в лошадиных силах).

Комментарии запрещены.