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