Сжатые участки бурильной колонны

Усталостные напряжения на сжатых участках бурильной колонны связаны с продольным изгибом труб и вычисляются по формуле (4.41), в которой

l_пв - длина стесненной полуволны сжатых УБТ, которая определяется по формуле

(4.94)

итеративным путем. Первое приближенное значение l_пв вычисляется, принимая равной:

- при роторном бурении - осевой нагрузке на долото F_сж = G_зд;

- при бурении ЗД с постоянным вращением бурильной колонны ,

в которой первое приближенное значение k_αб определяются по (4.66) для α = α_кон.

Уточнение l_пв осуществляется путем последовательного уточнения значений α, соответствующих серединам полуволн, q (из-за изменения α, k_αб) и, в конечном счете, F_сж. Зенитный угол, соответствующий середине первой полуволны, определяется по формуле . Длина сжатых УБТ, создающих осевую нагрузку на середину первой полуволны, приблизительно будет равна , а сжимающая нагрузка, приложенная на середину l_{пв 1,} будет равна . Окончательно l_{пв 1} определяется по (4.94), в которую подставляется последнее уточненное значение F_сж.

Уточнение l_{пв 1} можно завершить после третьего шага итерации.

Аналогично определяются и уточняются длины второй и последующих полуволн. Приближенная длина сжатых УБТ, создающих нагрузку на середину второй полуволны l_{пв 2} будет равна , после чего вычисляются приближенное значение сжимающей нагрузки на середину второй полуволны , приближенная длина второй полуволны и т.д. Процедура определения длин и числа полуволн может быть продолжена до тех пор, пока не станет .), где n число всех полуволн.

Последний участок сжатых труб длиной, меньшей, чем определяемой по формуле , сохранит прямолинейное положение.

Наибольшие напряжения продольного изгиба в трубах, не оснащенных центраторами, будут иметь место в трубах второй полуволны, поскольку на первой полуволне должны быть установлены опорно – центрирующие элементы (ОЦЭ).

Первый центратор следует установить на верхнем конце забойного двигателя, и, кроме того, целесообразно установить на середине его корпуса центратор в виде накладки толщиной, равной полуразности диаметра скважины и турбобура.

Второй центратор должен быть установлен на расстоянии l_ц от первого, равном половине длины первой полуволны.

Третий центратор должен быть установлен на таком же расстоянии от второго.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям в верхнем сечении сжатого низа колонны определяется по формуле

. (4.95)

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям определяется по той же формуле (4.92), а результирующий коэффициент запаса прочности по (4.93), который должен быть не менее 1,5.