Для одноразмерных труб верхнюю границу прихвата или длину свободной части труб находят по формуле:
= 1,05 * (10 * E * F * l) / (P2 - P1) (3.1)
где 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие жесткости замков; E - модуль Юнга (0,21*106 МПа); F - площадь поперечного сечения трубы, см2; l - удлинение колонны, см; P2 и P1 - растягивающие усилия, Н.
Удлинение l и растягивающие усилия P2 и P1 определяют следующим образом.
. Прикладывают к колонне усилие P1, которое должно превышать на пять
делений показания ГИВ, соответствующие весу бурильных труб до прихвата, и делают на трубе отметку напротив плоскости стола ротора.
. Повторно натягивают колонну с усилием, превышающим на пять делений первоначальное, и быстро снимают его до первоначального веса (P1). Разница между первой и второй отметками объясняется трением в роликах талевого механизма.
. Делят расстояние между первыми двумя отметками пополам и принимают среднюю черту верхней отметки для отсчета.
. Прикладывают к колонне бурильных труб усилие P2, которое по ГИВ будет на 10-20 делений превышать усилие P1, и делают новую отметку на трубе. При этом величина P2 должна быть такой, чтобы деформации, вызванные этой силой, находились в зоне упругости материала.
. Повторно натягивают колонну с усилием, не более чем на пять делений
превышающим усилие P2, затем быстро снижают нагрузку до P2 и делают вторую отметку на трубе.
. Делят расстояние между двумя последними отметками пополам и полученную черту считают нижней отметкой отсчета.
. Расстояние между верхней и нижней отметками - искомое удлинение l.
Для многоступенчатой бурильной колонны найдена другая формула, позволяющая рассчитывать верхнюю границу прихвата.
Исходной служит формула получения суммарного удлинения колонны l под действием силы Р:
l= ((10*P*H1) / (28,1*q1)) + ((10*L2*P) / (28,1*q2)) +
((10*L3*P) / (28,1*q3)) +…+ ((10*Ln*P) / (28,1*qn)) (3.2)
где Н1 - длина прихваченной части труб, м; L2, L3,…, Ln - длина соответствующей секции труб, м; q1, q2, q3,…, qn - масса 1 м одноразмерных по наружному диаметру и толщине стенок труб в воздухе.
Из выражения (3.2) определяют длину не прихваченной части труб Н1 самой нижней секции L1:
Н1=q1* ((28,1*l) / (10*P)) - (L2/q2) - (L3/q3) - …- (Ln/qn) (3.3)
Если она окажется отрицательной, то, очевидно, верхняя граница прихвата расположена в вышестоящей секции труб, то есть надо найти длину не прихваченной части Н2 второй от низа секции колонны:
Н2=q2* ((28,1*l) / (10*P)) - (L3/q3) - …- (Ln/qn) (3.4)
Расчеты продолжают до получения положительного результата.
Нi=qi* (((28,1*l) / (10*P)) - Σ (Ln/qn)) (3.5)
Тогда верхняя граница прихвата определяется из уравнения:
Н=Нi+ΣLn (3.6)
Расчетным путем можно не всегда правильно определить верхнюю границу прихвата, так как скважинные условия существенно влияют на удлинение бурильной колонны. Поэтому необходимо стремиться находить верхнюю границу прихвата с помощью геофизических приборов. Интервал прихвата в стальных бурильных трубах хорошо определяется с помощью прихватоопределителя или акустического цементомера (АКЦ). Основным препятствием для массового использования АКЦ является его большой диаметр. Например, АКЦ-80 можно применять только в трубах диаметром не меньше 140 мм.
Задача. Определить верхнюю границу прихвата. Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.
Таблица 1. Исходные данные для расчета.
| параметры | |||
| 1. Диаметр труб, мм | |||
| 2. толщина стенки, мм | |||
| 3. длина секции, м | |||
| 4. масса 1м труб, кг | 35,8 | 32,9 | |
| 5. удлинение колонны, см | |||
| 6. приложенная сила, кН |
Решение:
Из выражения (3.2) определяем длину неприхваченной части труб Н1 самой нижней секции L1:
Н1=156* ((28.1*40/10*3) - (450/35.8) - (1560/32.9)) =
=156* (37.46-12.57-47.416) =-3513м
Значение Н1 отрицательное, следовательно, верхняя граница прихвата находится выше. Решая уравнение относительно второй секции Н2, получаем:
Н2= 35,8* ((28,1*40/10*3) - (1560/32,9)) =
=35,8* (37,46-47,416)) =-356,2м
Значение Н2 отрицательное, следовательно, верхняя граница прихвата находится выше. Отсюда длина свободной части бурильной колонны:
Н=1560-356,2= 1203,8м
Заключение
Противоаварийные работы и, особенно ликвидация прихватов, весьма ответственные операции, неумелое ведение которых может привести к серьезным поломкам бурового оборудования и вышки, потере скважины и несчастным случаям. Поэтому о возникновении аварии бурильщик обязан немедленно известить бурового мастера, а в случае его отсутствия - технического руководителя участка не приостанавливая проведения первоочередных мер по ликвидации аварии. В случае затянувшейся ликвидации аварии, но не позднее чем через 5 сут с момента ее возникновения, составляется план ликвидации аварии, утверждаемый руководством бурового предприятия. Все мероприятия по ликвидации аварии необходимо выполнять быстро и организованно; чем дольше находится инструмент в скважине, тем труднее будет его извлечь.
При ликвидации аварий в скважинах возникают повышенные нагрузки на буровое оборудование, отдельные его узлы и бурильную колонну. Для предупреждения несчастных случаев с персоналом, участвующим в ликвидации аварии, необходимо выполнять требования ПБ-08-624-03.
Список используемой литературы
1. Басаргин Ю.М. Осложнения и Аварии при Бурении НГС М., Недра, 2000г.
2. Осложнения и Аварии при Бурении НГС Методические указания Иркутск, НИ ИрГТУ, 2013г.