Проектування конструкцій свердловин та інструмент для їх буріння 4 страница

Продовження табл. 4.23

 

 

Перевідник (ГОСТ 7360-82)	D	d	L	Різьба	Маса, кг
мм	А	Б
П-88/101					3-101
П-88/117					3-117	-
П-88/121					3-121
П-88/147					3-147	-
П-88/152					3-152	-
П-88/171					3-171	-
П-101/88				3-101	3-88
П-101/102					3-102
П-101/117					3-117
П-101/127					3-127
П-102/88				3-102	3-88
П-102/101					3-101
П-102/117					3-117
П-102/121					3-121
П-108/88				3-108	3-88
П-108/101					3-101
П- 108/ 102					3-102
П-108/117					3-117
П-108/121					3-121
П-117/121				3-117	3-121
П-1 17/147					3-147
П- 121 /86				3-121	3-86
П-121/101					3-101
П-121/102					3-102	ЗО
П-121/108					3-108
П-121/121					3-121
П-121/122					3-122
П-121/133					3-133
П-121/147					3-147
П-121/152					3-152	-
П-121/161					3-161
П-121/171					3-171	-
П-122/101				3-122	3-101
П-1 22/ 102					3-102
П-1 22/ 108					3-108
П-122/117					3-117
П-122/121					3-121
П-1 22/ 133					3-133
П-1 22/ 147					3-147
П-133/101				3-133	3-101
П-1 33/ 108					3-108
П-133/117					3-117

 

 

Продовження табл. 4.23

 

 

 

Переходник (ГОСТ 7360-82)	D	d	L	Різьба	Маса, кг
мм	А	Б
П-133/121					3-121
П-133/122					3-122
П-133/140					3-140
П- 133/ 147					3-147
П-133/152					3-152
П-133/161					3-161
П-147/121				3-147	3-121
П- 147/ 122					3-122
П-147/133					3-133
П-147/140					3-140
П-147/147					3-147
П- 147/ 152					3-152
П-147/161	' 203				3-161
П-147/171					3-171
П-152/121				3-152	3-121
П- 152/ 147					3-147
П-152/171					3-171
П-161/147				3-161	3-147
П-161/171					3-171
П-161/177					3-177
П-171/147				3-171	3-147
П-171/171					3-171
П-171/177					3-177
П-171/201					3-201
П-177/171				3-177	3-171
П-201/177				3-201	3-177
П-201/201					3-201
Муфтові перехідники (рис.4.9, б)
М-76/66				3-76	3-66
М-76/76					3-76	-
М-76/86					3-86
М-76/88					3-88
М-76/101					3-101	-
М-76/117					3-117	-
М-76/121					3-121
М-88/86				3-88	3-86
М-88/101					3-101
М-88/108					3-108
М-88/117					3-117	-
М-88/121					3-121
М-88/147					3-147	-

 

 

Продовження табл. 4.23

 

Перехідних (ГОСТ 7360-82)	D	d	L	Різьба	Маса, кг
	мм	A	Б
М-88/152					3-152	_
М-88/171					3-171	_
М-88/177					3-177	_
М-88/201					3-201	-
М-117/121				3-117	3-121
М-И7/147					3-147
М-121/152				3-121	3-152	_
М-121/171					3-171	_
М-121/177					3-177	_
М-121/201					3-201	-
М- 152/ 147				3-152	3-147
М-152/161					3-161
М-152/171					3-171
М-152/201					3-201
М-177/161				3-177	3-161
М-177/171					3-171
М-177/201					3-201
Ніпельні перехідники (рис.4.9, в)
Н-76/76				3-76	3-76
Н-88/88				3-88	3-88	_
Н-101/171				3-101	3-171	_
Н-121/121				3-121	3-121
Н-121/147					3-147
Н-121/171					3-171	-
Н- 147/ 147				3-147	3-147
Н-147/152					3-152
Н-147/171					3-171
Н-171/177				3-171	3-177
Н-171/201					3-201

 

 

Рис.4.9. Схеми перехідників для бурильних труб

 

 

Стандартами передбачено виготовлення перехідників і бурильних трубних замків з од­ного і того ж матеріалу і з однаковим зовнішнім діаметром. Діаметр прохідного отвору пе-рехідника повинен дорівнювати найменшому внутрішньому діаметру бурильного замка. Виготовляють перехідники зі сталі 40ХН або з інших сталей, які вміщують нікель.

Перехідники для ведучих бурильних труб випускають згідно з ТУ 26-02-625-75. Ос­новні їх розміри наведені в табл. 4.24.

Таблиця 4.24

 

 

 

Перехідник для веду­чої бурильної труби	D	d	L	Сторона квадрата	Різьба	Маса, кг
мм	А (ГОСТ 631-75)	Б (ГОСТ 5286-75)
	Beрхні перехідники
ПВ 65x3-76					73Л	3-76Л
ПВ 80x3-88					89Л	3-88Л
ПВ 11 2x3- 121					114Л	3-121Л
ПВ 11 2x3- 152					114Л	3-152Л
ПВ 112x3-171					114Л	3-171Л
ПВ 140x3-147					140Л	3-147Л
ПВ 140x3-152					140Л	3-1 52Л
ПВ 155x3-152					168Л	3-152Л
Нижні перехідники
ПН 65x3-76						3-76
ПН 80x3-88						3-88
ПНІ 12x3-1 17						3-117
ПН 112x3-121						3-121
ПНІ 12x3- 133						3-133
ПН 140x3-140						3-140	ЗО
ПНІ 40x3- 147						3-147
ПН 155x3-152						3-152
ПН 155x3-171						3-171

 

 

Розрахунок бурильної колони. Бурильна колона сприймає комплекс різних наванта жень, характер і значення яких залежать від способу буріння, профілю свердловини різновиду породоруйнівного інструменту і властивостей гірських порід, а також від тип; технологічної операції, яка виконується в свердловині (буріння, спуско-підйомні операції ліквідація аварій та ін).

У найбільш складному напруженому стані перебуває бурильна колона при роторном; способі буріння. Тоді вона сприймає навантаження від власної ваги, крутного моменту знакозмінних напружень згину і динамічних знакозмінних зусиль, які визначаються ха рактером роботи долота на вибої свердловини, а також інерційністю і пружністю бурильне колони.

 

 

Всі зусілля, які діють на бурильну колону, неможливо врахувати, оскільки деякі з них навіть не піддаються точному визначенню. Тому при розрахунку бурильної колони врахо­вуються лише основні види навантажень: розтягуючі зусилля, крутні та згинальні момен­ти. Другорядні види навантажень враховуються коефіцієнтом запасу міцності.

Розрахунок при бурінні вибійними двигунами. З метою спрощення роз­рахунків дотичними напруженнями нехтують, оскільки при цьому способі буріння вони незначні. При розрахунку бурильної колони на міцність спочатку визначають довжину ОБТ і при необхідності - довжину наддолотного комплекту бурильних труб (наприклад, при застосуванні ЛБТ).

Довжину ОБТ (), які забезпечують задане навантаження на долото, визначають за формулою

(4.1)

де — осьове навантаження на долото, Н;

— прискорення вільного падіння, м/с²;

— маса вибійного двигуна, кг; - маса 1м ОБТ, кг.

Довжину наддолотного комплекту, який складається зі стальних бурильних труб групи міцності Д з максимальною товщиною стінки, найчастіше приймають рівною 500 м.

Вибравши товщину і групу міцності матеріалу для першої секції бурильних труб, виз­начають її допустиму довжину:

(4.2)

для другої і наступних секцій бурильної колони довжини знаходять за формулами

 

де — допустимі розтягуючі навантаження відповідно для першої, другої і n-ї секцій, Н; — допустимі довжини першої, другої і п -ї секцій бурильної колони, м; — вага бурильної колони, яка знаходиться нижче першої секції, Н; — додаткове розтягуюче зусилля, яке виникає внаслідок перепаду тиску в турбобурі та долоті, Н; , — маса 1 м бурильних труб відповідно для першої, другої і п - ї секцій, кг. Допустиме розтягуюче навантаження визначають за формулою

де — межа текучості матеріалу труб n-ї секції, Па; — площа поперечного пе­рерізу бурильної колони, м²; — коефіцієнт запасу міцності, який приймають рівним 1,3 для вертикальних свердловин, 1,35 - для похилонапрямлених свердловин і 1,4 - для ускладнених умов.

Розрахунок при роторному способі буріння. Методика в цьому випадку передбачає спочатку розрахунок труб на статичну міцність, а потім перевірку на витри­валість.

При розрахунку на статичну міцність довжину ОБТ і наддолотного комплекту виз­начають аналогічно, як і при бурінні вибійними двигунами. Тільки у формулі (4.1) прий-

 

мають = 0. Основою для розрахунку є збереження в будь-якому перерізі бурильної ко­лони умови

де - межа текучості матеріалу труб, Па; — напруження в тілі труби, які виникають під дією розтягуючих навантажень, Па; А — коефіцієнт анізотропії матеріалу труб, для сталі А-4,0; для алюмінієвих сплавів А-4,77; — дотичне напруження, яке виникає під дією крутного моменту, Па; — коефіцієнт запасу міцності, який приймають 1,4 для вертикаль­них свердловин, 1,45 - для похилонапрямлених свердловин 11,5 — для ускладнених умов. Величину визначають за формулою

(4.3)

де — вага бурильної колони, яка розміщена нижче розрахункового перерізу, Н; F - пло­йці розрахункового поперечного перерізу бурильної колони, м². Дотичні напруження шукають за формулою

(4.4)

де — крутний момент в розрахунковому перерізі бурильної колони, Н • м.

 

де — момент, який витрачається на холосте обертання бурильної колони довжиною від розрахункового перерізу до долота, Н-м; — момент, який реалізується на долоті для руйнування гірських порід, Н-м; —полярний момент опору розрахункового перерізу, м³,

 

де — зовнішній і внутрішній діаметри бурильних труб, м.

Момент на холосте обертання колони визначають за формулою Федорова [9]:

 

де с - дослідний коефіцієнт, який залежить від ступеню викривлення свердловин, для ку­та викривлення свердловини 3-5° він становить (10 ÷13,5) • 10^-3; для кута 6-9° - (14,5 ÷ 16,0) 10^-3; для кута 10-16° - (16,5 ÷19) • 10^-3; — густина бурового розчину, кг/м³; — кутова швидкість обертання колони, с^-1; — сума довжини бурильної колони, розміщеної нижче розрахункового перерізу, і довжини проектної секції, м,

 

 

де — довжина проектної секції, м; — сумарна довжина долота, ОБТ і наддолотного комплекту, м.

У зв'язку з тим, що довжина невідома при роторному способі буріння, вона спочатку визначається з надлишком за формулою (4.2), а потім уточнюється з врахуванням дотич­них напружень методом послідовного наближення.

Момент на долоті знаходять за формулою

 

 

де — питомий момент, який залежить від осьового навантаження, Н • м/кН; - осьо­ве навантаження на долото, кН; — момент, який витрачається на холосте обертаннг долота, Н-м.

Питомий момент долота М_п залежить від його типу, розміру, якості виготовлення, діапазону навантажень і частоти обертання, густини і пластичності розбурюваних порід. У кінці довбання питомий момент збільшується в 2-3 рази порівняно з початковим. З достат­ньою для практичних розрахунків точністю питомий момент шарошкових доліт можна визначити за формулою

 

де В — дослідний коефіцієнт, який коливається в межах 1 -2 Н • м/кН; — діаметр доло­та, м. Для доліт фрезерного типу питомий момент в 1, 5-2 рази більший, ніж для шарош­кових доліт того ж діаметру.

Розрахунок продовжують до тих пір, поки сума довжин всіх секцій не дорівнюватиме або перевищить L. Довжину останньої секції шукають за формулою

де —загальна довжина бурильної колони, м; | — сума довжин всіх попередніх

секцій, м; — довжина ОБТ і наддолотного комплекту, м.

Розрахунок на витривалість проводиться при роторному бурінні після розрахунку на міцність для найбільш навантажених перерізів: над долотом, над ОБТ, в місцях переходу від однієї секції бурильної колони до іншої, в місцях викривлення свердловини.

Розрахунок проводиться по тілу труби для труб з привареними замками або по перерізу біля першої повної нитки трубної різьби для труб зі стандартним різьбовим з'єднанням. Розрахунковими змінними напруженнями прийнято вважати напруження згину, які ви­никають при обертанні колони навколо власної осі.