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.