Проверочный расчет КБТ при бурении с частичной нагрузкой

Nб = 2,221 + 0,63 = 2,851кВт = 2,851·103 Вт;

Mкр = 2,851·103/20,9= 136,41 Н·м;

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, Wр, м3 определяется по формуле

WР =2 Wо

WР =2·4,96·10-6 = 9,92·10-6 м3;

 = 136,41/(9,92·10-6) = 13751157,59 Па = 13,75 МПа;

Затем рассчитывается суммарное напряжение, действующее на КБТ устье

скважины при дополнительной нагрузке

   [Т]

 =86042959,62Па =86,04 МПа 539 МПа ;

и определяется коэффициент запаса прочности

n =

n =539/(86,04·1,5)=4,17>1,6

[Т]=539·106 Па – предел текучести материала БТ для Стали марки 38ХНМ. [1]

Из расчетов видно, что коэффициент запаса прочности больше допустимого, и тип выбранных труб удовлетворяет условиям задания.

Участок 2 – 2 (забой скважины)

На участке 2 – 2 (забой скважины) КБТ испытывает напряжения сжатия и изгиба (максимальное значение), кручения (минимальное значение).

Напряжение сжатия определяется по формуле

 сж =,

где C – осевая нагрузка на забой, Н; F – площадь сечения гладкой части БТ, м2, которая определяется по таблице.

сж =6000/5,8·10-4 = 10344827,59 Па =10,34 МПа;

Напряжение изгиба, возникающее в трубах при работе КБТ в скважине, определяется по формулам

из= из'+из'', из'

где f – стрела прогиба труб берем из участка 1-1 (устье скважины) f=0,0038 м;

Длина полуволны прогиба бурильных труб зависит от расстояния интервала расчета от «нулевого» сечения

Lп=м

Для сечения 2 – 2 (забой скважины) Z2 = Zо-о=159,27 м.

Осевой момент сопротивления изгибу Wо, м3 в расчетном сечении БТ равен Wо = 4,96·10-6 м3. Угловая скорость вращения БТ   20,9 с.

Lп==11,17 м;

из'= =1295593,15 Па =1,29 МПа;

из= из'= 1295593,15 Па =1,29 МПа;

Касательное напряжение кручения зависит от крутящего момента, передаваемого на КБТ, и определяется по формуле

 =, Па

Крутящий момент определяется по формуле

Mкр =, Н·м

Мощность (Nб) определяется по формуле

Nб = 1,5 Nзаб=1,5·0,63=0,945 кВт = 0,945·103 Вт;

Мощность на разрушение забоя скважины берем из участка 1-1 (устье скважины) Nзаб =0,63·103 Вт;

Mкр = 0,945·103 / 20,9 = 45,21 Н·м;

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, Wр= 9,92·10-6 м3.

 =45,21/ 9,92·10-6 =4557459,67 Па = 4,55 МПа;

Суммарное напряжение, действующее на КБТ

   [Т]

 =14,77 МПа 539МПа ;

n =

n = 539/(14,77·1,5)= 24,33 > 1,6

[Т]=539·106 Па – предел текучести материала БТ для Стали марки 38ХНМ. [1]

Из расчетов видно, что коэффициент запаса прочности больше допустимого, и тип выбранных труб удовлетворяет условиям задания.

Расчет КБТ в «нулевом» сечении

В «нулевом» сечении КБТ работает в более сложных условиях, так как здесь возможно возникновение знакопеременных и динамических нагрузок за счет действия инерционных сил, и расчет ведется на выносливость.

Коэффициент запаса прочности в «нулевом» сечении КБТ равен

n∑  ≥

где n– коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; n–коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (при рсж =0) равен

n = >1,3

где  – предел выносливости материала бурильной трубы при изгибе ( = 81 МПа) [1]; Кп = 1,5 – коэффициент, учитывающий ударный характер нагрузок.

n = =35,29

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям при (Мкр= const) определяется выражением

n = >1,3

Таким же образом производится расчет участков КБТ, расположенных в интервале от «нулевого» сечения к забою на расстоянии до 1/3 Z o-o.

Изгибающие напряжения, вызванные потерей КБТ устойчивости от действия центробежных сил при ее вращении, определяются по формуле

из'

Длина полуволны прогиба КБТ равна

Ln=м

Ln= = 10,25 м

Осевой момент сопротивления изгибу Wo =1,42·10 м3.

Угловая скорость вращения БТ  41,87 с.

из'=1538605,42 Па=1,53 МПа

Напряжение изгиба от искривления траектории скважины σиз'' не учитывается т.к. интенсивность ее искривления менее 0,04º/м.

Напряжение изгиба равно

из= из'=1,53 МПа

Крутящий момент

Mкр =, Н·м

Касательное напряжение кручения КБТ 

Затраты мощности на вращение КБТ

Nб.т = 1,1·1·1 ·[1,6·10-8 ·1,18·1· (0,2+0,9)·(0,9+0,02·3,8)·(1+0,44·0,99)·0,303 ·50,6·(1+1,3·10-2·3,8) 2001,85·159,270,75+2·10-8 ·3,8·200·6000] =0,51 кВт = 0,51·103Вт

(в которой вместо глубины скважины принимается расстояние от забоя скважины до нулевого сечения L=Zo-o).

Мощность на разрушение забоя скважины берем из участка 1-1 (устье скважины) Nзаб =0,63·103 Вт;

Мощность, расходуемая на бурение

Nб=0,51+0,63= 1,14 кВт.

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, Wр= 9,92·10-6 м3.

 Скачать реферат