2.11 Обоснование, выбор и расчет компоновок бурильной колонны

Расчет колонны на прочность при турбинном способе бурения ведется от воздействия на колонну растягивающих усилий [23] по формуле (39), а действие остальных нагрузок учитывается коэффициентом запаса прочности.

, МПа (39)

где К_Д – коэффициент динамичности при подъеме или спуске колонны;

F_ТЛ – площадь поперечного сечения тела ЛБТ, м²;

q_У – вес одного метра УБТ, Н/м;

q_Л, l_Л – соответственно вес одного метра и длина ЛБТ, Н/м и м;

б – коэффициент учитывающий вес трубы в жидкости;

Р_Т, Р_Д – соответственно перепад давлений в турбобуре и долоте, МПа;

F_В – площадь поперечного сечения канала трубы, м²;

G_ТР – величина сил трения колонны о стенки скважины, кН.

Расчет _Р проверяется выполнением условия (40):

(40)

где Кз – коэффициент запаса прочности;

_Т – предел текучести при котором, возникают деформации в теле трубы, МПа;

_Р - предел текучести рассчитанных на прочность бурильных труб, МПа.

Геометрические размеры бурильной колонны определяются по формулам (41 - 43) и уточняются согласно [31].

Диаметр бурильных труб определяется по формуле (41):

, мм, (41)

где Dд – диаметр долота, мм.

Диаметр утяжеленных бурильных труб определяется по формуле (42):

, мм . (42)

Длина тяжелого низа колонны определяется по формуле (43):

, м, (43)

где с – скорость звука в материале УБТ (с=5100 м/с);

Тн – период продольных зубцовых вибраций долота, с;

l₁ – длина бурильного инструмента от забоя до УБТ, м;

l₂ – длина инструмента от забоя до опоры ГЗД, м;

Тн = 0,0095 (с); l₁ = 26,5 (м); l₁ = 2,8 (м).

Длина ЛБТ соответственно будет равна:

, м (44)

где L – глубина скважины по стволу, м;

l_Д, l_Т, l_УБТ, l_ПК – соответственно длина долота, турбобура, утяжеленных бурильных труб и стальных бурильных труб, м.

Диаметр бурильных труб по формуле (41) для последнего интервала при турбинном способе бурении равен:

.

Принимаются трубы (ЛБТ) группы прочности Д-16Т, диаметром 147 мм с толщиной стенки тела трубы 11 мм, в месте посадки на клинья 17 мм. Предел прочности на растяжение =325 МПа.

Диаметр утяжеленных бурильных труб по формуле(42) для последнего интервала при турбинном способе бурения равен:

, мм.

Принимаются утяжеленные бурильные (УБТ), диаметром 178 мм с толщиной стенки тела трубы 49 мм.

Длина тяжелого низа колонны по формуле (43) для последнего интервала при турбинном способе бурения составит:

м.

Согласно [23] для плавного перехода по жесткости от ЛБТ к УБТ принимаются стальные бурильные трубы типа ПК. Длина секции 700м, диаметр трубы 140 мм, толщина стенки тела трубы 9 мм.

Длина секции ЛБТ по формуле (6) равна:

, м.

Растягивающее напряжение в верхнем сечении колонны составленной из труб ПК и Д-16Т при наиболее тяжелых усилий для колонны. Когда она поднимается из искривленной скважины с относительно большой скоростью при циркуляции жидкости в скважине по формуле (39) и проверяется условие (40):

Кз = 1,5;

Условие выполняется, следовательно, компоновка составлена, верно.

Аналогично рассчитывается компоновка для остальных интервалов.

Характеристика элементов и параметры компоновки приведены в таблицах 30 – 31.