Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

На выносливость по современной методике рассчитывают нижнюю (сжатую) часть бурильной колонны. Расчет на выносливость заключается в определении цикла напряжений, предельных для данного элемента колонны и установлении запаса прочности. Коэффициент запаса проч­ности для бурильных колонн вычисляется по формуле
где (ст_1)г — предел выносливости элемента колонны при сим­метричном цикле; (у8)9 — коэффициент, получаемый из диа­граммы усталости (для резьбовых соединений бурильных труб 0,02-0,05); стм — постоянное осевое напряжение в рас­сматриваемом элементе; ста — переменная составляющая на­пряжения изгиба; стт — постоянная составляющая напряжения изгиба.

При вращении бурильной колонны вокруг оси скважины (режим одностороннего износа)

(СТЧ=: а”= : а*= т* ■’ (1а29)

где Мпред — предельный знакопеременный изгибающий мо­мент, выдерживаемый элементом бурильной колонны в за­данном числе циклов (паспортная величина, определяется экспериментально); J — полярный момент инерции сечения трубы, Д, — диаметр сечения резьбового соединения по пер­вому витку резьбы.

Тогда коэффициент запаса прочности определится

м^_дА _ ил ст

у — ы _________ 1___ (10 30)

Ы ‘У&>д и где Ма — изгибающий момент,

Мш=р£8ша; (10.31)

Р — осевое сжатие колонны; Б — диаметр скважины; а — угол подъема винтовой линии колонны, работающий в режиме пружины, вписанной в скважину.

При вращении резьбы вокруг собственной оси (концентрический равномерный износ)

о.=^, аот = 0.

2.7

Тогда формула для расчета коэффициента запаса прочно­сти при усталостном разрушении примет вид

-^пред-^в

-м.

V" =_ 21.

МА

и

Предельные изгибающие моменты Мпред — изгибающие моменты, выдерживаемые резьбовым соединением без раз­рушения при 107 циклах знакопеременных воздействий — оп­ределены экспериментальным путем и составляют для труб­ной и замковой резьбы колонны диаметром 50 мм соответст­венно 7,0 и 15,0 кН-м.

Трубы диаметрами 42,5 и 63,5 мм изготовляются из стали марки 36Г2С. Профиль и размеры трубной резьбы для соеди­нений всех типоразмеров практически одинаковы. По данным экспериментальных исследований, предельные амплитуды переменных напряжений для резьбовых соединений труб диаметрами 42; 50 и 63 мм соотносятся как 1,1:1,0:0,85. Анало­гичное соотношение имеют предельные амплитуды перемен­ных напряжений, действующих в замковой резьбе УБТ диа­метрами 73 и 89 мм.

Прочностной расчет усталостных разрушений включает в себя также определение предельно допустимых значений час­тоты вращения бурового снаряда и осевой нагрузки на забой для различных соотношений диаметра скважины £>скв и диа­метров наибольших соединительных элементов (замков, муфт) О.

Предельные частоту вращения снаряда л и осевую нагруз­ку Р рассчитывают по формулам

д — 19^

с(*РДжВ — о)

и (10.32)

р = ^пред ‘

КрЦжв ~ В

где Кр — коэффициент разбуривания ствола скважины (увеличение диаметра ствола скважины по сравнению с диа­метром коронки или долота), определяется опытным путем или на основе справочных данных для пород определенного вида; С, С2- коэффициенты (табл. 10.2).

Указанные расчетные формулы позволяют вычислить пре­дельные значения осевой нагрузки и частоты вращения буро­вого снаряда, при которых запас прочности по переменным напряжениям не менее 1,6.

Если реальные параметры превышают вычисленные зна­чения, то запас прочности уменьшается и соответственно уменьшается вероятность безотказной работы колонны (см. рис. 10.8).

Комментарии запрещены.