Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332

a = 5000); От - масса утяжеленных труб, кг; Об - масса колонны бурильных труб, кг. В формуле (5.15) От < Об.

Если колонна движется со скоростью v и конечным ускорением w, то после ее мгновенной остановки наибольшее напряжение можно оценить по формуле

а = аст +

где I - длина колонны, м.

КРУЧЕНИЕ

Касательные напряжения в трубах действуют по всей длине бурильной колонны. Неравномерная подача энергии и неравномерное ее поглощение колонной приводит к изменению крутящего момента в процессе вращения, что, в свою очередь, влечет за собой ускорение и замедление вращения и, как следствие, возникновение колебаний колонны. На бурильную колонну передаются как постоянные, так и переменные моменты. Среднее значение крутящего момента

M = 9550 Nв + + Nд . (5.16)

Мощность (в кВт), расходуемая на холостое вращение стальных труб в вертикальной скважине,

Мв = 13,5 -10-8 Id2n15D°5 ужд, (5.17)

где I - длина колонны, м; d - диаметр бурильных труб, м; n - частота вращения колонны, об/мин; D - диаметр скважины, м.

Мощность (в кВт), расходуемая на вращение колонны на изогнутом участке,

Ми =nJElGi;, (5.18)

9550R

где R - радиус искривления, м; EI - жесткость сечения, Н-м2; G - модуль сдвига, Н/м2; Ip - полярный момент инерции, м4.

Мощность (в кВт), расходуемая на разрушение породы (формула предложена фирмой «Юз», США),

Мд = 5 -10-6cnDдО1, (5.19)

где c - коэффициент крепости пород (мягкие 7,8; средние 6,9; твердые 5,5); Dд - диаметр долота, мм; О - осевая нагрузка на долото, кН. Касательные напряжения (в Н/м2) в колонне

т = 9550 Nв + Nи + Nд , (5.20)

где Wp - полярный момент сопротивления сечения трубы, м3.

Для ведущих труб касательные напряжения определяют в зависимости

от формы сечения труб. Для ведущих труб квадратного сечения наибольшие напряжения (в Па) действуют на наружной поверхности трубы в середине квадрата (формула Г.М. Саркисова и Ю.А. Амен-заде)

0,6Мкр

1 - 0,7

(5.21)

где Мкр - крутящий момент, Н-м; r - радиус канала трубы, м; a - половина стороны квадрата, м.

Динамические нагрузки возникают при заклинивании долота и остановке конца бурильной колонны. Примерное значение динамического напряжения (в Н/м2) можно оценить по формуле

т = 1,2-107rad, (5.22)

где ю - угловая скорость; d - диаметр трубы.

НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА

Изгибающие напряжения в бурильных трубах возникают и в вертикальной, и в наклонно направленной скважинах и связаны с вращением колонны, сжатием колонны усилием, превышающим критическое значение, а также с искривлением ствола скважины и искривлением бурильной колонны при бурении с плавучих средств, связанным с перемещением

судна и др.

В зависимости от условий работы бурильная колонна может вращаться вокруг собственной оси или вокруг оси скважины. Характер вращения определяется затрачиваемой при этом энергией.

Изгибающие напряжения в вертикальной скважине рассчитывают из выражений:

переменные напряжения

аа = Tt2EIf/2L2W; (5.23)

постоянное напряжение

am = n2EIf/L2W или am =2аа. (5.24)

Изгибающие напряжения при вращении колонны на искривленных участках

аа = EI/RW. (5.25)

где R - радиус искривления; W - осевой момент сопротивления опасного сечения. Напряжения аа являются знакопеременными.

Если колонна не вращается, то изгибающие напряжения постоянны и рассчитываются по формуле

аи = EI/RW. (5.26)

Радиус искривления скважины

R =п-1-- (5.27)

,у2(1 - sin 51 sin52 cos р - cos51 cos 52)

где 51, 52 - угл1 наклона соответственно в начальной и конечной точках

рассматриваемого участка длиной I; р же точках.

разность азимутальных углов в тех

жения ния

НАПРЯЖЕНИЕ В ТРУБАХ, ПОДВЕШЕННЫХ В КЛИНОВОМ ЗАХВАТЕ

Осевую нагрузку О (вес колонны Ок, кН), при которой напря-теле трубы достигнут предела текучести, определяют из выраже-

Ок = Ос = -

ат Fc103

1 + -

(5.28)

4I tg (а + ф)

где ат - предел текучести материала трубы, МПа; F - площадь сечения тела трубы, м2; c - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение удельного давления по окружности трубы; dср - средний диаметр трубы, мм; I - длина соприкосновения клина с трубой, мм. Коэффициент

~j3m-1

(5.29)

где р - угол охвата трубы плашками одного клина, градус; m клиньев.

Предельные нагрузки (в кП) для бурильных труб

количество

Таблица 5.1