Геометрические характеристики бурильных труб

Условный диа- метр, мм	Тол-	Площад речног ния, ь попе-о сече-см²	Осевой момент инерции	Осевой против	момент соления, см³	Приве 1 м т соо длин	денная рубы (тветств ой тру	масса в кг) в ии с бы, м
		попереч-		высажено-
		ного се-	гладкой	го конца в
трубы	канала	чения	части	основной			11,5
		трубы, см⁴	трубы	плоскости
				резьбы
Бу	рильные	трубы с	высаже	нными внут	рь концам	и и навинчен	ными	замкам	и
		11,7	16,8	42,3	14,0	16,0	10,8	10,4	10,0
		14,5	14,0	49,1	16,3	17,2	12,9	12,5	12,2
		14,5	27,3	79,9	21,8	26,9	14,3	13,6	12,9
		18,0	23,7	94,4	25,8	30,8	17,1	16,4	15,7
		21,4 18,0	20,4 44,2	152,7	34,3	45,8	17,5	16,7	16,0
		22,6	39,6	183,2	41,2	54,1	21,1	20,3	19,5
		26,9	35,2	209,1	47,0	56,0	24,3	23,5	22,8
		20,8	60,3	234,0	46,1	62,1	21,8	20,5	19,3
		23,5	57,5	259,5	51,1	68,0	23,9	23,0	21,4
		26,2	54,9	283,3	55,8	73,1	25,7	24,4	23,2
		28,8	52,3	305,4	60,1	77,3	27,6	26,4	25,2
		23,6	79,0	341,0	59,7	92,7	24,2	22,9	21,6
		26,7	75,9	379,5	66,4	100,0	26,7	25,3	24,0
		29,8	72,8	415,7	72,7	106,2	29,0	27,6	26,4
		32,8	69,8	449,7	78,7	111,5	31,4	30,0	28,7
		35,7	66,9	481,6	84,3	113,8	33,5	32,2	31,0

П р о д о л ж е н и е т а б л. 8.20

Условный	Тол-	Площад речног ния,	ь попе-о сече-см²	Осевой момент инерции	Осевой против	момент соления, см³	Приве 1 м т соо длин	денная рубы (тветств ой тру	масса в кг) в ии с бы, м
диа-				попереч-		высажено-
метр,				ного се-	гладкой	го конца в
мм		трубы	канала	чения	части	основной			11,5
				трубы, см⁴	трубы	плоскости
						резьбы
		26,4	100,2	476,6	75,0	119,2	26,6	25,2	23,9
		29,9	96,7	531,8	83,7	129,4	29,3	27,9	26,6
		33,4	93,3	584,1	92,0	138,4	32,0	30,6	29,3
		36,8	89,9	633,5	99,8	146,2	34,6	33,3	32,0
		33,1	120,1	720,3	103,1	169,0	35,1	32,9	30,9
		36,9	116,3	792,8	113,5	181,5	38,0	35,8	33,8
		40,7	112,5	861,9	123,4	192,6	40,0	38,8	36,8
		44,5	108,8	927,6	132,8	206,8	43,9	41,8	39,8
		45,0	177,3	92,0	170,3	138,4	46,0	43,4	41,1
		49,7	172,6	99,8	185,9	146,2	49,6	47,1	44,7
Бур	ильные т	рубы с	приварен	ными по вы	саженной	части бурил	ьными	замка	ми
		14,5	27,3	79,9	21,8	–	–	13,8	13,0
		16,3	25,5	87,6	24,0	–	–	15,1	14,4
		18,0	44,2	152,7	34,3	–	–	16,7	15,9
		20,4	41,2	168,6	37,9	–	–	18,9	18,2
		29,8	72,8	415,7	72,7	–	–	27,5	26,2
		32,8	69,8	449,7	78,7	–	–	29,8	28,5
		33,4	93,3	584,1	92,0	–	–	31,5	29,8
		36,8	89,9	633,5	99,8	–	–	43,0	32,4

Пример 8.4. Рассчитать на прочность бурильную колонну для роторного бурения и следующих условий: L = 3500 м; диаметр обсадной колонны, в которой работают бурильные трубы – 244,5 мм; n = 180 об/мин, тогда

Р _д = 1,4-10⁵ Н; D _д = 190,5-10-³ м;у_р = 13 000 Н/м³;у_м = 78 500 Н/м³; р ₀ = 7-10⁶ Па;/_убт = 150 м; g_убт = 1,6-10⁵ Н. Условия - осложненные; породы - средние.

Р е ш е н и е. 1. По табл. 8.1 выбираем бурильные трубы диаметром 127 мм. Принимаем бурильные трубы с высаженными внутрь концами и толщиной стенки 9 мм (ТБВК-127) группы прочности К.(Таб 8.20)

2. Рассчитываем бурильные трубы на выносливость.

Для выбранного типа бурильных труб осевой момент инерции сечения трубы по табл. 8.20 составляет I = 584,1 см⁴, или I = 584,1-10^–8 м⁴, по табл.8.20 m = 26,2 кг/м.

Тогда

Если длина одной бурильной трубы составляет 12,1 м, то принимаем L = 12,4 м.

Стрела прогиба

Осевой момент сопротивления находим по табл. 8.20:

Тогда по формуле (8.18) определяем переменные напряжения изгиба:

Для данного материала бурильных труб (σ_–1) _D = 100 МПа. По формуле (8.21) находим

n > 1,9, что допустимо.

3. Рассчитываем выбранный тип бурильных труб на статическую прочность. Принимаем длину первой секции труб равной 2500 м. Тогда Q _б.т = 2500-293 = 732 500 Н. По формуле (8.22):

Мощность на вращение бурильной колонны по формуле (8.26)

Мощность на вращение долота находим по формуле (8.27):

Крутящий момент определяем по формуле (8.24):

Определяем полярный момент сопротивления сечения труб при кручении по формуле (8.25):

Находим касательные напряжения для труб данной секции по формуле (8.23):

По табл. 8.8 предел текучести материала труб σ_т = 490 МПа (для группы прочности стали К).

Коэффициент запаса прочности по формуле (8.28):

что допустимо, так как 1,74 > 1,45.

Задаемся длиной труб второй секции той же группы прочности К, но с толщиной стенки 10 мм, что будет составлять 700 м.

Тогда

где L ₂ – длина труб второй секции, L ₂ = 700 м; L ₁ – длина труб первой секции (считая снизу), м; q ₂ и q ₁ – вес 1 м труб второй и первой секций соответственно (принимается по табл. 8.20). Имеем

Следовательно,

что допустимо, так как 1,54 > 1,45.

Третью секцию бурильных труб предусматриваем диаметром 127 мм с толщиной стенки 10 мм, но группы прочности Е, чтобы достичь глубины спуска всей бурильной колонны 3500 м. В этом случае вес бурильной колонны (Н) составит

где L ₃ – длина бурильных труб третьей секции, L ₃ = 3550 – 3200 = 300 м

Т а б л и ц а 8.21

	Но	мера секций сни	зу вверх

Толщина стенки трубы, мм Группа прочности материала труб Интервал расположения, м Длина секции, м Вес 1 м трубы, Н/м Вес секции, МН	9 К 850–3350 0,733	10 К 150–850 0,975	10 Е 0–150 300–50 = 150 м^∗ 1,071