Полная версия

Главная arrow Строительство

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Определение допустимых значений кривизны ствола скважины по условиям прочности обсадных и бурильных труб

В интервалах искривлений ствола обсадные и бурильные колонны подвергаются деформированию и напряжению изгиба. Для безаварийной эксплуатации колонн интенсивность искривления ствола не должна приводить к возникновению напряжений, превышающих предел текучести их материала.

Для обсадных труб, учитывая статический характер работы обсадных колонн, допустимый радиус кривизны может рассчитываться по зависимости [4, 9]:

где Е - модуль упругости материала, из которого изготовлены трубы, МПа; dH - наружный диаметр труб, м; от - предел текучести материала, из которого изготовлены трубы, МПа.

Для стальных труб (Е = 2,1 * 105 МПа и от = 220 МПа) в табл. 5.1 приведены результаты расчетов радиуса и кривизны для обсадных колонн.

Таблица 5.1

Допустимые значения минимальных радиусов кривизны и максимальных значений кривизны для обсадных труб

Наружный диаметр труб, мм

Допустимый минимальный радиус кривизны скважины, м

Допустимая предельная интенсивность искривления ствола, град/м

340

162

0,35

324

152,3

0,37

299

142,3

0,4

273

130

0,44

245

116,6

0,49

219

104,25

0,55

194

92,3

0,615

178

84,7

0,67

168

80

0,71

146

69,5

0,82

140

66,6

0,91

127

60,3

0,95

114

54,3

1,04

108

51,4

89

42,3

1,35

73

34,7

1,65

57

27,1

2,1

Для бурильных колонн, работающих в режиме вращения в скважине, расчет допустимых значений минимального радиуса кривизны и предельной интенсивности искривления следует производить с учетом предельных значений выносливости материала, из которого изготовлены трубы, на изгиб при симметричном цикле деформирования. Как известно, в этом случае предел выносливости на изгиб g_i составляет 0,45 предела прочности материала - ав. Для стальных бурильных колонн (сталь 36Г2С) предел прочности на растяжение 600-700 МПа, поэтому o_i = 200-300 МПа [7].

С учетом запаса прочности в 1,3 напряжения изгиба в колонне бурильных труб не должны превышать предела выносливости материала в соответствии со следующим условием прочности [5]:

где Е - модуль упругости материала, МПа; /0 - осевой момент инерции поперечного сечения трубы по резьбе, м4; W0 - осевой момент сопротивления поперечного сечения трубы по резьбе, м3; /п - предельное значение интенсивности искривления, рад/м.

Неравенство (5.12) представим в виде уравнения для расчета предельного, по условиям эксплуатации бурильной колонны, значения интенсивности искривления скважины:

Различные участки бурильной колонны передают осевые растягивающие (верхний участок) и сжимающие (нижний участок) нагрузки. Напряжение сжатия или растяжения рассчитывается как соотношение осевой нагрузки Рос, действующей в сечении трубы на определенной глубине площади поперечного сечения трубы, и площади этого поперечного сечения F: о = Рос / F. С учетом напряжений сжатия или растяжения в соответствии с работой [5] формула для определения предельного, по условиям эксплуатации бурильной колонны, значения интенсивности искривления скважины будет выглядеть следующим образом:

В формуле (5.14) осевой момент инерции труб определяется по формуле (2.15), а сопротивление W0 можно рассчитать по формуле

где db - внутренний диаметр трубы, м.

Для определения знака осевых напряжений (сжатие или растяжение) необходимо определить положение нулевого сечения колонны бурильных труб:

где q - вес 1 м трубы с учетом соединительных элементов, даН; уж, ум - удельный вес соответственно промывочной жидкости и материала труб, даН / м3.

Таким образом, интервал колонны выше нулевого сечения работает на растяжение, ниже - на сжатие. Максимальные напряжения растяжения в колонне будут у устья скважины, а сжатия - у забоя.

Анализ формулы (5.14) показывает, что наиболее жесткие требования к кривизне ствола скважины предъявляются для участков колонны, работающих на растяжение. Это значит, что при проектировании скважин и их бурении недопустимы значительные искривления скважин на верхних интервалах.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>