Расчет бурильной колонны в нейтральном сечении 1-1.

ЗАДАНИЯ К КУРСОВОЙ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЕ

Задание № 1 – Произведите расчет:

«Работа бурильной колонны в скважине и возникающие при этом напряжения»

«Расчет колонны бурильных труб при роторном способе бурения»

Исходные данные.

Вариант №	Д см	Рд кг	L м	dнубт см	dвубт см	ТБПВ «Д» м	ТБВК «Е» м	n об/мин	γж гс/см³	γм  гс/см³
1	21.59	14	3100	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
2	21.59	15	3200	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
3	21.59	19	3600	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
4	21.59	17	3400	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
5	21.59	18	3500	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
6	21.59	20	3700	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
7	21.59	21	3800	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
8	21.59	22	3900	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
9	21.59	23	4000	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
10	21.59	24	4100	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8

Задание № 2 - Дайте письменный ответ на вопрос

Номер контрольного вопроса

Номер варианта	Номер вопроса
1	1
2	2
3	3
4	4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
10	10

Спец. Вопрос:

1. Бурильные трубы с приваренными замками.

2. Функция бурильной колонны.

3. Эксплуатация бурильных труб.

4. Бурильные замки.

5. Резьбы бурильных труб.

6. Изгиб и устойчивость бурильной колоны.

7. Состав бурильной колонны.

8. Переводники для бурильных труб.

9. Условия работы бурильной колонны.

10. Влияние среды на работу бурильной колонны.

 

 

Работа бурильной колонны в скважине и возникающее при этом напряжение.

Расчет колонны бурильных труб при роторном способе бурения.

Исходные данные

Д=21,59 см                        γж=1,26 г/см³                         lт=11,5 м

Рд=14000 кг                      γм=7,8 г/см³                           qт=26,2 кг

L=3100 м                           l=2967 м                                 qв=48,5 кг

dнубт=17,8 см                  ТБПВ=127×9 «Д»-1867 м     qз=49 кг

dвубт=9 см                       ТБВК=127×9 «Е»-1100 м      n=60 об/мин

qо=156 кГ                          lo=172 м                                  z=1867

Расчет

С начала определяется длина тяжелого низа (УБТ), разгрузки колонны бурильных труб при бурении от осевых сжимающих сил.

lo= = =133 м

где: Рд- заданная осевая нагрузка на долото (кГ)

  qо- вес одного погонного метра УБТ (кГ)

  γж- удельный вес промывочной жидкости (г/см³)

  γм- удельный вес металла УБТ (г/см³)

Расчет бурильной колоны ведется для скважины глубиной менее 2000 м и нижней части бурильной колоны для скважины глубиной более 2000м.

В каждом сечении определяется коэффициент запаса на статическую прочность (nc) и коэффициент запаса на выносливость (nв).

nc

nв 1,2 1,3

Предусмотрены бурильные трубы 127 9 мм группы прочности «Д»

Расчет бурильной колоны в растянутом сечении 0-0

Это сечение находится в растянутой части в зоне стальных бурильных труб. Поскольку колона бурильных труб в процессе работы находится в сложном напряженном состоянии, то выбор расчета напряжений производится не по отдельным компонентам напряжений, а по результирующем напряжению.

σрез= = =1724,87 кГ/см²

где: σр-напряжение растяжения Ии сжатия (кГ/см²)

  τ-напряжение кручения (кГ/см²)

σр= = =1645 кГ/см²

где: Qр-вес растянутой части колонны ниже рассматриваемого сечения (кг).

  F- площадь тела трубы рассматриваемого сечения (см²).

Qр=l*q=1867*35=65345 кг (65,35 т)

где: l- длина растянутой части колоны (м)

  q- средний вес одного метра колоны труб в растянутой части    (приведенный средний вес) находится по справочнику или вычисляется исходя из длины трубы.

q= = =35 кг

где: lт-длина одной бурильной трубы (м)

  qт-вес одного метра гладкой части трубы (кГ)

F=0,785(dн²-dв²)=0,785(12,7²-10,9²)=33,3 см²

τ= = =259,4 кГ/см²

где: n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин)

  W- полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части трубы (см³), находится по справочнику или вычисляется.

  Nд- мощность для преодоления сил сопротивления действующих на долото при бурении (кВт).

  Nв.х- мощность расходуемая на холостое вращение части бурильной колоны расположенной ниже рассматриваемого сечения (кВт).

Nд=  кВт

где: Рд – заданная осевая нагрузка на долото (кГ)

   к- коэффициент зависящий от изношенности долота, 0.1-0.2- для нового долота, 0.2-0.3 – для изношенного долота.

   Д- диаметр долота (см).

   n- скорость вращения бурильной колонны (об/мин).

Nв.х= 1 кВт

где: γ-удельный вес промывочной жидкости (г/см³)

  dн- наружный диаметр бурильной колонны(см).

  l- длина бурильной колоны расположенной ниже рассматриваемого сечения (м).

с- коэффициент учитывающий кривизну скважины, с=  

n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин).

 

W= см³

где: dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   dв- внутренний диаметр бурильной трубы (см)

σа=  кГ/см²

где: σи- напряжение изгиба (кГ/см²).

  σр.с- динамическое напряжение сжатия (кГ/см²).

   τк- касательное напряжение (кГ/см²).

σи=  кГ/см²

где: Е- модуль Юнга металла труб равен

   dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   f-возможная стрела прогиба колоны труб (см).

f= см

где: Д- диаметр долота (см)

  L- длина полуволны искривленной бурильной колонны (м)

  dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

L= м

где: ω- угловая скорость вращения труб ()

  z- длина колоны от рассматриваемого сечения до нейтрального (м), для растянутой части колоны величина z положительная, для сжатой отрицательная.

  q-  приведенный вес одного метра колоны (кГ).

  I- экваториальный момент инерции площади поперечного сечения тела трубы.

  Е- модуль Юнга

ω=

где: n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин)

I=

где: dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   dв- внутренний диаметр бурильной трубы (см)

  σр.с=

где: д- коэффициент динамической нагрузки на долото 1‹ ‹2

  F- площадь тела трубы в рассмотренном сечении (см²).

τк=

σт =3800 кГ/см²

950 кГ/см²

nc=

nв=

где: σт- придел текучести материала труб (кГ/см²)

  σрез-предел выносливости трубы при симметричном цикле изменения напряжения изгиба (кГ/см²)

  σа - результирующее напряжение, зависящее от переменного напряжения (кГ/см²)

β- коэффициент, зависящий от предела выносливости (для бурильных труб 0,29)

Полученные коэффициенты запаса прочности достаточны.

ЗАДАНИЯ К КУРСОВОЙ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЕ

Задание № 1 – Произведите расчет:

«Работа бурильной колонны в скважине и возникающие при этом напряжения»

«Расчет колонны бурильных труб при роторном способе бурения»

Исходные данные.

Вариант №	Д см	Рд кг	L м	dнубт см	dвубт см	ТБПВ «Д» м	ТБВК «Е» м	n об/мин	γж гс/см³	γм  гс/см³
1	21.59	14	3100	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
2	21.59	15	3200	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
3	21.59	19	3600	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
4	21.59	17	3400	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
5	21.59	18	3500	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
6	21.59	20	3700	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
7	21.59	21	3800	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
8	21.59	22	3900	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
9	21.59	23	4000	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8
10	21.59	24	4100	17.8	9	127×9	127×9	60	1,26	7,8

Задание № 2 - Дайте письменный ответ на вопрос

Номер контрольного вопроса

Номер варианта	Номер вопроса
1	1
2	2
3	3
4	4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
10	10

Спец. Вопрос:

1. Бурильные трубы с приваренными замками.

2. Функция бурильной колонны.

3. Эксплуатация бурильных труб.

4. Бурильные замки.

5. Резьбы бурильных труб.

6. Изгиб и устойчивость бурильной колоны.

7. Состав бурильной колонны.

8. Переводники для бурильных труб.

9. Условия работы бурильной колонны.

10. Влияние среды на работу бурильной колонны.

 

 

Работа бурильной колонны в скважине и возникающее при этом напряжение.

Расчет колонны бурильных труб при роторном способе бурения.

Исходные данные

Д=21,59 см                        γж=1,26 г/см³                         lт=11,5 м

Рд=14000 кг                      γм=7,8 г/см³                           qт=26,2 кг

L=3100 м                           l=2967 м                                 qв=48,5 кг

dнубт=17,8 см                  ТБПВ=127×9 «Д»-1867 м     qз=49 кг

dвубт=9 см                       ТБВК=127×9 «Е»-1100 м      n=60 об/мин

qо=156 кГ                          lo=172 м                                  z=1867

Расчет

С начала определяется длина тяжелого низа (УБТ), разгрузки колонны бурильных труб при бурении от осевых сжимающих сил.

lo= = =133 м

где: Рд- заданная осевая нагрузка на долото (кГ)

  qо- вес одного погонного метра УБТ (кГ)

  γж- удельный вес промывочной жидкости (г/см³)

  γм- удельный вес металла УБТ (г/см³)

Расчет бурильной колоны ведется для скважины глубиной менее 2000 м и нижней части бурильной колоны для скважины глубиной более 2000м.

В каждом сечении определяется коэффициент запаса на статическую прочность (nc) и коэффициент запаса на выносливость (nв).

nc

nв 1,2 1,3

Предусмотрены бурильные трубы 127 9 мм группы прочности «Д»

Расчет бурильной колоны в растянутом сечении 0-0

Это сечение находится в растянутой части в зоне стальных бурильных труб. Поскольку колона бурильных труб в процессе работы находится в сложном напряженном состоянии, то выбор расчета напряжений производится не по отдельным компонентам напряжений, а по результирующем напряжению.

σрез= = =1724,87 кГ/см²

где: σр-напряжение растяжения Ии сжатия (кГ/см²)

  τ-напряжение кручения (кГ/см²)

σр= = =1645 кГ/см²

где: Qр-вес растянутой части колонны ниже рассматриваемого сечения (кг).

  F- площадь тела трубы рассматриваемого сечения (см²).

Qр=l*q=1867*35=65345 кг (65,35 т)

где: l- длина растянутой части колоны (м)

  q- средний вес одного метра колоны труб в растянутой части    (приведенный средний вес) находится по справочнику или вычисляется исходя из длины трубы.

q= = =35 кг

где: lт-длина одной бурильной трубы (м)

  qт-вес одного метра гладкой части трубы (кГ)

F=0,785(dн²-dв²)=0,785(12,7²-10,9²)=33,3 см²

τ= = =259,4 кГ/см²

где: n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин)

  W- полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части трубы (см³), находится по справочнику или вычисляется.

  Nд- мощность для преодоления сил сопротивления действующих на долото при бурении (кВт).

  Nв.х- мощность расходуемая на холостое вращение части бурильной колоны расположенной ниже рассматриваемого сечения (кВт).

Nд=  кВт

где: Рд – заданная осевая нагрузка на долото (кГ)

   к- коэффициент зависящий от изношенности долота, 0.1-0.2- для нового долота, 0.2-0.3 – для изношенного долота.

   Д- диаметр долота (см).

   n- скорость вращения бурильной колонны (об/мин).

Nв.х= 1 кВт

где: γ-удельный вес промывочной жидкости (г/см³)

  dн- наружный диаметр бурильной колонны(см).

  l- длина бурильной колоны расположенной ниже рассматриваемого сечения (м).

с- коэффициент учитывающий кривизну скважины, с=  

n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин).

 

W= см³

где: dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   dв- внутренний диаметр бурильной трубы (см)

σа=  кГ/см²

где: σи- напряжение изгиба (кГ/см²).

  σр.с- динамическое напряжение сжатия (кГ/см²).

   τк- касательное напряжение (кГ/см²).

σи=  кГ/см²

где: Е- модуль Юнга металла труб равен

   dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   f-возможная стрела прогиба колоны труб (см).

f= см

где: Д- диаметр долота (см)

  L- длина полуволны искривленной бурильной колонны (м)

  dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

L= м

где: ω- угловая скорость вращения труб ()

  z- длина колоны от рассматриваемого сечения до нейтрального (м), для растянутой части колоны величина z положительная, для сжатой отрицательная.

  q-  приведенный вес одного метра колоны (кГ).

  I- экваториальный момент инерции площади поперечного сечения тела трубы.

  Е- модуль Юнга

ω=

где: n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин)

I=

где: dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   dв- внутренний диаметр бурильной трубы (см)

  σр.с=

где: д- коэффициент динамической нагрузки на долото 1‹ ‹2

  F- площадь тела трубы в рассмотренном сечении (см²).

τк=

σт =3800 кГ/см²

950 кГ/см²

nc=

nв=

где: σт- придел текучести материала труб (кГ/см²)

  σрез-предел выносливости трубы при симметричном цикле изменения напряжения изгиба (кГ/см²)

  σа - результирующее напряжение, зависящее от переменного напряжения (кГ/см²)

β- коэффициент, зависящий от предела выносливости (для бурильных труб 0,29)

Полученные коэффициенты запаса прочности достаточны.

Расчет бурильной колонны в нейтральном сечении 1-1.

Так как сечение нейтральное напряжение растяжения сжатия равна 0.

 σрез=2τ=2*197,2=394,4кГ/см²

где: τ-напряжение кручения (кГ/см²)

τ= = =197,2 кГ/см²

где: n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин)

  W- полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части трубы (см³), находится по справочнику или вычисляется.

  Nд- мощность для преодоления сил сопротивления действующих на долото при бурении (кВт).

  Nв.х- мощность расходуемая на холостое вращение части бурильной колоны расположенной ниже рассматриваемого сечения (кВт).

W= см³

где: dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   dв- внутренний диаметр бурильной трубы (см)

Nд=  кВт

где: Рд – заданная осевая нагрузка на долото (кГ)

   к- коэффициент зависящий от изношенности долота, 0.1-0.2- для нового долота, 0.2-0.3 – для изношенного долота.

   Д- диаметр долота (см).

   n- скорость вращения бурильной колонны (об/мин).

Nв.х= кВт

где: γ-удельный вес промывочной жидкости (г/см³)

  dн- наружный диаметр УБТ (см).

  l- длина УБТ расположенной ниже рассматриваемого сечения (м).

с- коэффициент учитывающий кривизну скважины, с=  

n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин).

σа = =148,2 кГ/см²

где: σи- напряжение изгиба (кГ/см²).

  σр.с- динамическое напряжение сжатия (кГ/см²).

   τк- касательное напряжение (кГ/см²).

σи=  кГ/см²

где: Е- модуль Юнга металла труб равен

   dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

   f-возможная стрела прогиба колоны труб (см).

f=

где: Д- диаметр долота (см)

  L- длина полуволны искривленной бурильной колонны (м)

  dн- наружный диаметр бурильной трубы (см)

L= м

где: ω- угловая скорость вращения труб ()

  z- длина колоны от рассматриваемого сечения до нейтрального (м), для растянутой части колоны величина z положительная, для сжатой отрицательная.

  q- приведенный вес одного метра колоны (кГ).=156 кг

  I- экваториальный момент инерции площади поперечного сечения тела трубы.

  Е- модуль Юнга

ω=

где: n- скорость вращения бурильной колоны (об/мин)

I=

где: dн- наружный диаметр УБТ (см)

   dв- внутренний диаметр УБТ (см)

 σр.с=

где: д- коэффициент динамической нагрузки на долото 1‹ ‹2

  F- площадь тела трубы в рассмотренном сечении (см²).

F=0,785(dн²-dв²)=0,785(17,8²-9²)=185 см²

Τк=

σт=3800 кГ/см²

950 кГ/см²

nc=

nв=

где: σт- придел текучести материала труб (кГ/см²)

  σрез-предел выносливости трубы при симметричном цикле изменения напряжения изгиба (кГ/см²)

  σа- результирующее напряжение зависящее от переменного напряжения (кГ/см²)

Полученный коэффициент прочности достаточен.