Напряжения, возникающие в результате изгиба труб

    Наиболее распространенный вид изгиба – поперечный изгиб в искривленных интервалах наклонно-направленной скважине. При поперечном изгибе в теле трубы возникают растягивающие напряжения с выпуклой стороны и сжимающие с вогнутой. Напряжения поперечного изгиба в не вращающейся колонне неизменны по величине и знаку, во вращающейся величина сохранится, знак будет меняться в зависимости от частоты вращения. Их определяют из выражения:

где E – модуль Юнга;

 – наружный диаметр труб;

– радиус искривления скважины в расчетном интервале.

При вращении колонны бурильных труб под действием центробежных сил она приобретает волнообразную форму.

В результате в теле труб возникают изгибающие моменты и как следствие изгибные напряжения. Так как колонна вращается вокруг собственной оси, а не вокруг оси скважины, при каждом обороте сжатая и растянутая части меняются местами и происходит циклическое изменение изгибного напряжения, что приводит к вероятности усталостного слома бурильных труб. Наиболее опасные сечения – верхние сечения равнопрочной секции, участки искривления скважины, места резкого изменения жесткости бурильной колонны.

1. Вычисляется угловая скорость (рад/сек)

,

2. Определяется осевое усилие в выбранном сечении

,

- коэффициент, учитывающий потерю веса в растворе,

 – вес части колонны ниже рассматриваемого сечения, Н.

3. Определяется длина полуволны синусоиды образовавшейся в результате потери устойчивости:

P –сила, вызывающая растягивающие (+) или сжимающие напряжения (-).

4. Определяется изгибающий момент, возникший в результате потери устойчивости

, где δ – стрела прогиба трубы.

Определяется напряжение изгиба

где W – осевой момент сопротивления.

    Суммарные изгибающие напряжения определяются из выражения

Практическое занятие №2. Расчет устойчивости утяжеленных бурильных труб по методике А. Лубинского.

    Цель: изучение продольной устойчивости расположенных над долотом утяжеленных бурильных труб в конкретных горно-геологических условиях и необходимости установки по их длине центрирующих элементов для стабилизации направления ствола скважины.

Ход занятия

1. При выполнении задания студенты используют материалы своей производственной практики.

2. Изучение методики расчета бурильной колонны на устойчивость, предложенной А. Лубинским.

3. Проведение математических расчетов.

4. Ответы преподавателя на вопросы студентов в процессе вычислений.

5. Предоставление студентом оформленной работы преподавателю и ее защита.