Условия работы бурильной колонны. Нагрузки и напряжения

Действующие на бурильные трубы

Изучению условий работы бурильной колонны в скважине посвящено значительное число работ [2,3,5, 6, 7, 8-12, 13, 14,15].

При всех способах бурения бурильная колонна находится в условиях сложного напряженного состояния. Главная особенность работы бурильной колонны как длинномерного упругого тела заключается в том, что различные ее участки в один и тот же момент или в разные моменты времени подвергаются действию различных по величине и характеру нагрузок.

Другая особенность состоит в том, что одни и те же факторы вызывают различные по характеру и величине нагрузки. Поскольку бурильная колонна делит ствол скважины на внутриколонное и заколонное пространства, то в зависимости от соотношения давлений в них колонна будет подвергаться действию разрывающих или сминающих напряжений.

Большое влияние на условия работы труб оказывают тип профиля скважины и параметры искривления. Этот фактор можно отнести к третьей особенности работы бурильной колонны.

Четвертая особенность работы бурильной колонны связана со способом бурения скважины: без вращения или с вращением труб. В этом случае существенное значение приобретает характер вращения и изгиба труб и т.д.

С практической точки зрения главной задачей является разработка основных принципов составления рациональных компоновок бурильной колонны для конкретных геолого – технических условий бурения и их рациональной отработки с тем, чтобы довести скважину до проектной глубины без осложнений и аварий, с наилучшими технико – экономическими показателями бурения [3,4].

Именно с этих позиций и необходим подробный и по возможности всесторонний анализ условий работы бурильной колонны, чтобы она противостояла всем видам нагрузок, возникающих в процессе проводки скважины. При этом предпочтение должно отдаваться возможно более точному расчету напряжений в наиболее нагруженных участках колонны.

Все многообразие нагрузок можно привести к силам и моментам, вызывающим:

1) нормальные напряжения: растяжения, сжатия, изгиба,

2) окружные нормальные напряжения;

3) радиальные нормальные напряжения;

4) касательные напряжения;

5) инерционные напряжения;

Рассмотрим эти вопросы несколько подробней.

Осевые силы и напряжения от действием собственного