Расчет бурильной колонны на прочность

Расчет бурильных труб при бурении гидравлическими забойными двигателями сводится к определению допустимой длины колонны с учетом веса двигателя, тяжелого низа и давления промывочной жидкости.

При бурении на бурильную колонну действуют динамическая и статическая нагрузки, перепады давлений, температура, агрессивные среды. Надёжность бурильной колонны в значительной степени определяет эффективность бурения (особенно при роторном бурении).

 

Расчет бурильной колонны производится снизу вверх.

 

1. Расчет УБТ.

Расчет сводится к определению длины УБТ. Диаметр УБТ определяет исхо­дя из условий обеспечения наибольшей гибкости сечения в данных условиях бурения.

Длина УБТ определяется из нагрузки на долото.

 

(21)

 

 

2. Бурильная колонна состоит из двух типов труб: ТБПК 127х9,19 и ЛБТ 147x11. Определяем длину труб ТПБК 127х9,19

 

 

(22)

 

где Q_p- допустимая растягивающая нагрузка, МН

(23)

 

Q_пр - предельная нагрузка, (1,25) МН

п - коэффициент запаса прочности

 

 

n = 1.35

K = 1.15

р_бр - плотность бурового раствора

р_м - плотность материала труб

Р_т - перепад давления в турбине, МПа

F_к - площадь поперечного сечения, м²

 

3. Расчет на прочность.

3.1 Растягивающие напряжения на устье.

 

(24)

 

где Р_т - усилие от веса долота, турбобура, УБТ, МН

Р_и2 - дополнительное усилие через участок падения, МН

Р_и1 - дополнительное усилие при движении колонны через участок набора зенитного угла, МН

Р_н - дополнительные усилия при движении колонны по наклонно направлен­ному участку, МН

Р_в - вес колонны на вертикальном участке, МН

К - коэффициент сопротивления

F_к - площадь проходного сечения канала трубы,

F_тр - площадь поперечного сечения гладкой части трубы,

μ =0,25

 

(25)

 

q-вес 1 м труб ТБПК и ЛБТ, МН

 

Определим, какие трубы находятся на 4-м участке

(26)

 

 

 

(27)

 

(28)

 

(29)

 

 

где α₀ – зенитный угол в начале второго участка, град, α₀ = 0

 

(30)

 

(31)

 

(32)

 

4. Проверяем условие прочности σ_p < [σ]

 

(33)

 

где σ_m – предел текучести для СБТ, МПа

 

Расчет выполнен с использованием таблиц ХL.

 

	Расчет бурильной колонны на прочность
	ДАНО
Рд нагрузка на долото =		0,1	МН
Gт/б вес турбобура =		0,00082	МН
qубт вес 1 метра УБТ =		0,00156	МН
Gд вес долота =		0,0004	МН
ρбр плотность бурового раствора =		кг/м3
L длина скважины по стволу =		м
Lт/б длина турбобура =		6.1000	м
ак угол входа в пласт =		0,6	град
ąmax максимальный угол =	16,390	град
L3 длина 3-го участка =			м
	Расчет УБТ
	Lубт =	79,60	м
	Принимаем Lубт =		м
	вес УБТ:
	Qубт =	0,0187	МН
	Расчет длин УБТ и ТБПВ
	Бурильная колонна состоит из 2-х секций:
	ТБПК 127*9 и ЛБТ 147*11
	Определяем длину ТБПК 127*9
	Lтбпк =	2824	м
	Qр =	0,89	МН
	Qпр =	1,2	МН
	n =	1,35
	ρm =		кг/м3
	qтбпк =	0,000298
	К =	1,15
	Fk =	0,00933
	Pт =		МН
	Принимаем длину ТБПК		м
	Длина ЛБТ 147*11 составляет:
	Lлбт =	730	м
	Расчет на прочность
	Рт =	0,0205	МН
	Μ =	0,25
	Δą =	8,58
	R2 =
	R1=
	qлбт =	0,000165
3,1	Расчет дополнительного усилия участка падения
	зенитного угла
	Рu2 =	0,179	М Па
3,2	Доп. усилие по наклонно-направленному участку
	Рн =	0,3391	МПа
	Qлбт =	0,3303	МН
	qлбт =	0,000165
3,3	Расчет дополнительного усилия в участке
	набора зенитного угла
	Рu1 =	0,086	М Па
	ą0 =
	Δą' =	19,150
	Р =	0,5391
3,4	Растягивающее напряжение на устье
	Рв =	0,001815	МН
	Fп =	0,0047
	Gр =	108,41636
	F =	0,01227
	(G) =	244,44
	n =	1,35
	Gm =
	Проверка условия прочности
	Пф =	2,25
	2,25	> 1,35
	Т.к. Пф > 1,35 тогда запас прочности удовлетворяет условиям.