Проектирование эксплуатационной скважины на Туймазинском месторождении

курсовая работа

2.5 Расчет колонны бурильных труб при роторном бурении

При роторном бурении после выбора диаметра бурильных труб выполняется расчет на выносливость, а потом на статическую прочность.

1) Расчет на выносливость:

а) Переменные напряжения изгиба

(37)

где Е - модуль упругости материала бурильных труб, J - осевой момент изгиба, f - стрела прогиба, L0 - длина половины волны в результате потери устойчивости КБТ при вращении в нулевом сечении над УБТ, Wизг - момент сопротивления высаженного конца в основной плоскости резьбы (в справочнике по диаметру бурильной трубы).

(38)

где D и d- наружный и внутренний диаметр трубы соответственно.

где Dскв - диаметр скважины, Dскв = 1,1Dд, где Dд - диаметр долота, dз - диаметр замка.

Длина полуволны определяется для сечения непосредственно над УБТ:

(39)

где щ - угловая скорость вращения бурильных труб, m1 - масса 1 м бурильных труб [кг].

(40)

где n - частота вращения долота.

(41)

где Dнк и dвк - наружный и внутренний диаметры высаженного конца, м.

б) Вычисляем коэффициент запаса прочности на выносливость:

(42)

где (-1)Д - предел прочности трубы в Па, в - коэффициент понижения предела прочности за счет нарезки резьбы (в = 0,6).

, что допустимо.

2) Расчет на статическую прочность.

а) Нормальное растягивающее напряжение в поперечном сечении m-ной секции бурильной колонны:

(43)

где k - коэффициент дополнительных сопротивлений (k=1,15), m - порядковый номер секции колонны БТ, Qi - вес i-ой секции бурильных труб в Н, QУБТ - вес УБТ в Н, ДР - перепад давления на долоте в МПа (0,10,35), Fк - площадь поперечного сечения канала трубы в м2 (Fк = 0,785d2), F - площадь поперечного сечения тела трубы в м2 (F=0,785(D2-d2)).

Вес колонны бурильных труб:

(44)

где qБТ7 - вес 1 м гладкой трубы в кг (qБТ7 = 14,2), lБТ - длина БТ в м.

м2

м2

МПа

б) Касательные напряжения для труб m-ой секции:

(45)

где Мкр - крутящий момент в Нм, Wкр - полярный момент в м3.

(46)

где Nвi - мощность, затрачиваемая на вращение i-го участка колонны в кВт, Nд - мощность, затрачиваемая на вращение долота в кВт, n - частота вращения снаряда.

(47)

где Li - длина i-ой секции в м, Di - наружный диаметр i-ой секции в м, Dд - диаметр долота в м, ср - плотность промывочной жидкости [г/см3]

кВт

(48)

где С - коэффициент учитывающий крепость горных пород (для пород средней твердости =0,69) , Рд - осевая нагрузка в кН

Нм

(49)

м3

МПа

в) Коэффициент запаса прочности при совместном действии нормального и касательного напряжений:

(50)

где т - предел текучести материала труб

что удовлетворяет условию.

Общий вес бурильной колонны с УБТ составил:

Qбк =1696 м 0,142 кН/м + 104 кН = 345 кН = 0,345 МН.

На основании полученных результатов выбрана буровая установка Уралмаш 3000БЭ (с максимальной грузоподъемностью 1,7 МН, оснасткой талевой системы 56, лебедкой У2-2-11, электрическим приводом переменного тока и двумя буровыми насосами БРН-1 и ротором Р-460).

Делись добром ;)