Методика проектирования бурильной колонны

Определяют наружный диаметр колонны из условий возможных минимумов потерь напора в гидравлическом тракте скважины и гидроудара в её затрубном пространстве при СПО.

Выбирается тип бурильных труб. При этом предусматривается снижение веса труб и их механического износа в процессе эксплуатации, эффективное проведение всех технологических операций по углублению скважины и по ликвидации осложнений и аварий с бурильным инструментом.

Определяют число секций бурильной колонны и место размещения в колонне секций с разными диаметральными размерами и свойствами труб для достижения возможных в конкретных условиях проходки на долото и мех. скорости проходки путем управления динамической работой колонны в скважине.

Далее обосновывают целесообразность и необходимость включения в нижнюю часть колонны различных элементов (амортизаторов, специальных переводников, разделителей,центраторов и др)позволяющих успешно управлять динамикой всего бурильного инструмента, процессом углубления скважины, а также траекторией оси скважины согласно заданному профилю. Рассчитывают длины секций или участков колонны, а при необходимости и других ее элементов. Выбирают методику расчета бурильной колонны на прочность и устойчивость, обосновывают необходимость определенного вида расчета колонны на прочность и производят расчеты.Определяем растягивающие напряжения в верхнем сечении колонны (из труб ПК и Д16 Т) при наиболее тяжелых условиях ее работы, когда она поднимается из искривленной скважины с относительно большой скоростью при циркуляции жидкости в скважине (буровые насосы включены):

гдеКдк=1,3 - коэффициент динамичности при резком подъеме или спуске колонны; Fтл - площадь поперечного сечения тела ЛБТ, м2; Fтл =0,785(d2нл - d2вл); d2нл, d2вл - наружный и внутренний диаметры ЛБТ (Д16 Т), м; qу - вес 1 м УБТ, Н/м; qл, lл - вес 1м в воздухе и длина ЛБТ, соответственно, Н/м и м; bл - величина bа для ЛБТ; Рт, Рд - перепад в турбобуре и долоте, Па;

Gтр - величина сил трения колонны о стенки скважины (силы сопротивления, которые определяются расчетным или опытным путем), Н; Сзд - в Н; Fвн - м2.

После расчета р проверяют выполнение условия

гдет - предел текучести рассчитываемых на прочность труб (в нашем примере - для ЛБТ), МПа или Па; К = 1,3-1,8, причем коэффициент запаса прочности выбирается в зависимости от условий проводки скважины и типа труб.

Для роторного: Статические касательные напряжения находят согласно положениям сопромата:

гдеМкр - суммарный крутящий момент, приложенный в сечении трубы, который в общем случае равен

Мкр=Мд + Мх + Мi,Мд - момент, возникающий при работе долота по разрушению пород;

Мх - крутящий момент на вращение колонны в скважине; Мi - момент на вращение маховика, калибраторов и др.; Wкр - момент сопротивления кручению трубы.

Величина Мх определяется через мощность, расходуемую на холостое вращение колонны.

р – рассчитывается также как при турбинном способе с исключением Рт, Gзд.

После расчета р проверяют выполнение условия.