close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;doc

код для вставкиСкачать
5/2011
трубы. трубопроводы: строительство
Бестраншейная прокладка трубопроводов
методом наклонно-направленного бурения
(ННБ). Прогнозирование напряженного
состояния и расчет усилий сдвига
при различных схемах
работы бурильной колонны
в наклонно-направленной скважине
А. А. Винда – Главный специалист ООО «ИнжМорПроект»
Снижение технических рисков при производстве работ методом ННБ связано с оценкой напряженного состояния и работой
бурильной колонны в области упругих деформаций на различных этапах строительства перехода.
В
соответствии с третьей гипотезой прочности суммарные
напряжения в бурильной колонне должны быть меньше
допускаемых [1]:
,
(1)
– напряжения от изгиба, МПа;
– напряжения от cжатия, МПа;
– напряжения от кручения, МПа;
– допускаемое напряжение, МПа.
Первоначально необходимо выполнить расчет составляющих
суммарных напряжений по формулам:
• для определения напряжений изгиба [2]
, (3)
– усилие сжатия, Н
– площадь поперечного сечения бурильной трубы, м2;
• для определения напряжений кручения
,
(4)
– полярный момент сопротивления, м3;
– крутящий момент, Нм.
Ориентировочно силы препятствующие перемещению колонны можно рассчитать по формуле
,
(5)
(6)
(7)
– силы сопротивления обусловленные действием осевой
нагрузки c учетом прижимающих сил, Н;
(2)
Е – модуль упругости Юнга для стали, Па;
R – радиус кривизны по траектории скважины, м;
r – стрела прогиба, м;
– длина полуволны, м.
• для определения напряжений сжатия-растяжения:
,
96
– силы сопротивления при вращении бурильной колонны (БК) и компоновки нижней части бурильной колонны
(КНБК) на соответствующих участках скважины, Н;
(8)
– силы сопротивления обусловленные динамическим напряжением сдвига бурового раствора, Н;
– осевая нагрузка на долото, Н;
– коэффициент трения при вращении;
– коэффициент трения без вращения;
– стрела прогиба, м;
– диаметр бурильной колонны, м;
– динамическое напряжение сдвига бурового раствора, Па;
и
– зенитный угол на шаге инклинометрического замера
и суммарный угол по траектории скважины на длине элемента
компоновки бурильной колонны, град.;
Без осевой нагрузки на долото формула (5) принимает вид:
• для свободного перемещения;
,
(9)
• для свободного перемещения и вращения;
,
(10)
– силы сопротивления без вращения на соответствующих
участках БК и КНБК, Н.
всероссийское отраслевое рекламно - и н ф о р м а ц и о н н о е и з д а н и е
5/2011
трубы. трубопроводы: строительство
Таблица 1. Расчетные и фактические данные суммарных напряжений,
усилий сдвига и крутящего момента для различных схем работы колонны.
№
Схема работы колонны
Суммарное напряжение, МПа
Усилие сдвига, кН
1 Свободное перемещение без вращения
27,1
113,4
–
2 Свободное вращение и перемещение
74,8
76,3
6,3
3 Вращение под нагрузкой на долото
116,4
119,4
10
4 Фактическая (свободное перемещение без вращения)
28,6
120
–
В Таблице 1 предоставлены данные и динамика суммарных
напряжений, усилий сдвига в бурильной колонне.
Соотношение между и определено выражением [1]
,
(11)
– скорость вращения бурильной колонны, м/c;
– скорость перемещения бурильной колонны. м/c.
Анализ параметров напряженного состояния бурильной колонны показывает:
1.Погрешность расчетных к фактическим данным составляет
не более 6% (Таблица1, схемы №1 и №4).
2.Расхождение усилий по схемам №1 и №3 (Таблица 1) обусловлено снижением коэффициента трения при вращении, и должно учитываться при расчете эффективной нагрузки на забой.
3.Перед расширением скважины необходимо уточнить фактический коэффициент трения по пилотной скважине при вращении и свободном перемещении бурильной колонны.
98
Крутящий момент, кНм
Расчет напряженного состояния бурильной колонны в
наклонно-направленной скважине целесообразно выполнять по шагу инклинометрического замера с использованием программы EXCEL, что позволяет осуществлять сравнительный анализ по всем этапам строительства перехода и
обеспечить более эффективное управление проектом с учетом фактических инженерно-геологических условий строительства перехода.
Литература:
1.В. П. Овчинников, С. И. Грачев, А. А. Фролов «Справочник бурового мастера», Москва, «Инфра-инженерия», 2006.
2.Р. А. Ганджумян, А. Г. Калинин, Б. А. Никитин «Инженерные
расчеты при бурении глубоких скважин», Москва, «Недра»,
2000.
3.СТН 51-4-92 «Строительство подводных переходов трубопроводов бестраншейным способом», Москва, НИПЦ «Магистраль», 1993.
всероссийское отраслевое рекламно - и н ф о р м а ц и о н н о е и з д а н и е
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа