Расчёт колонны бурильных труб на прочность
Условие прочности колонны бурильных труб при сложном напряженном состоянии и переменных напряжениях определяется выражением:
где 
- суммарный коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; 
- коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; 
- коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.
В свою очередь
Для стальных труб 
, 
.
- изгибающее нормальное напряжение; 
– нормальные осевые нагрузки.
Для случаев вертикальной прямолинейной скважины изгибающее напряжение находится следующим образом:
– модуль упругости материала труб ,для стали равен 2∙1011 Па; 
– осевой момент вращения трубы; 
- осевой момент сопротивления при изгибе.
– наружный диаметр БТ; 
- внутренний диаметр БТ; 
- стрела прогиба.
где 
- диаметр скважины; – наружный диаметр БТ.
– окружная скорость вращения колонны; 
- частота вращения.
Расчёт длины сжатой части колонны бурильных труб
где 
- ускорение свободного падения; 
- удельный вес одного метра трубы; Р – осевая нагрузка на долото.
– расстояние от нулевого сечения до забоя.
- длина полуволны.
Расчёт осевого нормального напряжения
– вес колонны бурильных труб; 
- площадь поперечного сечения труб.
Запас прочности по касательным напряжениям
- действующие касательные напряжения; 
- предел прочности по касательным напряжениям, для стальных труб он равен 240 МПа.
|
|
|
– крутящий момент; 
– полярный момент сопротивления.
– максимально развиваемая мощность буровой установки; - окружная частота вращения.
Значит:
В итоге
Для стальных труб , .
И тогда
Спецчасть. Выбор, обоснование и расчет
Под фильтром обычно понимают специальное устройство, устанавливаемое в скважине против водоносного горизонта, которое обеспечивает свободный доступ внутрь скважины чистой, без примеси, воды и одновременно предохраняет ствол скважины от обрушения.
Функций фильтра в скважине:
Очистка воды от механических примесей;
Предотвращение обрушения скважины.
Фильтры устанавливаются, как правило, в неустойчивых породах, там, где отсутствует естественная фильтрация воды водонепроницаемым твёрдым грунтом.
Фильтровая колонна состоит из трёх частей:
Надфильтровая труба;
Рабочая часть (собственно фильтр);
Отстойник с пробкой.
Типы и конструкции фильтров во многом определяются типом горных пород. Для агрессивных вод с большим содержанием углекислоты, сероводорода и кислорода каркасы фильтров изготавливаются из нержавеющей стали или неметаллических труб. Процесс фильтрации заключается в том, что частицы породы проходят через рабочую часть фильтра и оседают в отстойнике.
|
|
|
Все существующие фильтры могут быть разделены на: а) дырчатые, или щелевые; б) проволочные; в) сетчатые; г) гравийные и д) гравитационные.
Для трещиноватых, склонных к обрушению пород наиболее подходят дырчатые и щелевые фильтры. Отверстия сверлятся, щели фрезеруются в трубах.
Для гравийно-галечниковых отложений применяются фильтры из труб с продольными щелями или с покрытием крупной сеткой.
Для песков обычно применяются фильтры с мелкой сеткой из латуни.
| Водоносные пласты | Применяемые фильтры |
| Полускальные неустойчивые, щебнистые и галечниковые породы с преобладающей крупностью частиц щебня и гальки от 20 до 100 мм >50% | Трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, стержневые |
| Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от 1 до 10 мм с преобладающей крупностью частиц 2–5 мм более 50% | Трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, с водоприёмной поверхностью из проволочной обмотки или штампованного стального листа; стержневые с обмоткой проволокой из нержавеющей стали или из штампованного листа |
| Пески крупные с преобладающей крупностью частиц 1–2 мм более 50% | Трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, с водоприёмной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного стального листа или сетки квадратного плетения; стержневые с водоприёмной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного листа или сетки квадратного плетения |
| Пески средние с преобладающей крупностью частиц 0,25–0,5 мм более 50% | Трубчатые и стержневые из сетки гладкого (галунного) плетения; трубчатые и стержневые с однослойной гравийной обсыпкой (гравийные) |
| Пески мелкие с преобладающей крупностью частиц 0,1–0,25 мм более 50% | Трубчатые и стержневые с одно-, двух- или трёхслойной песчаной или песчано-гравийной обсыпкой (гравийные), блочные |
|
|
|
Самым простым видом фильтра является труба-каркас с круглыми или щелевыми отверстиями. Фильтровые трубы, каркасы изготовляют из стальных, чугунных, деревянных, пластмассовых, асбестоцементных и реже – из керамических и гончарных труб. При выборе материала для фильтровых каркасов учитываются их коррозионная устойчивость, возможность механической обработки и прочность. Для изготовления каркасов трубы перфорируют.
|
|
|
Применяются штампованные фильтры из нержавеющей стали, меди или черных металлов с антикоррозийными покрытиями.
Каркасно-стержневые фильтры изготовляют из металлических стержней диаметрами 12–18 мм, укрепляемых на опорных фланцах.
Фильтры с проволочной обмоткой изготовляют как трубчатые, так и стержневые. Шаг обмотки спирали из круглой проволоки диаметром 1,5–3 мм или другого (например, трапецеидального, треугольного) сечения устанавливается в соответствии с гранулометрическим составом пород водоносного горизонта.
Оплетку проволокой делают поверх трубчатого или стержневого каркаса. Проволочный фильтр сверху может быть покрыт сеткой.
Сетчатые фильтры состоят из дырчатой трубы-каркаса, обмотанной продольными рядами или по спирали проволокой диаметром 2–5 мм с шагом в 10–25 мм с тем, чтобы сетка не прилегала плотно к каркасу.
На проволочное покрытие натягивают сетку, которую припаивают, сшивают или склеивают на концах и по шву.
Для изготовления сетчатых фильтров используются сетки нескольких типов: а) простая квадратная; б) гладкого или галунного плетения; в) киперная или саржевая.
В качестве материала для сетки используют медь, латунь, нержавеющую сталь, пластмассы, ткани из стекловолокна, нить капрона, нейлона и другие синтетические материалы. Для предупреждения электрохимической коррозии каркас фильтра изготовляют часто из неметаллических труб. В некоторых случаях стальной каркас обтягивают сеткой и проволокой из нержавеющей стали или же применяют сетки из пластических масс.
Сетчатые фильтры не рекомендуются для однородных мелкозернистых песков, а также для слюдистых водоносных песков, т. к. при этом не обеспечивается нормальная работа фильтра – уменьшается его скважность. Получили распространение сетки из стекловолокна: окна могут быть использованы в водах любого химического состава.
Гравийные фильтры состоят из каркаса с проволочной обмоткой или сеткой и гравийной обсыпки. По способу изготовления различают гравийные фильтры, приготовляемые на поверхности и непосредственно в скважине. Первые устраивают в виде гравийно-кожуховых или корзинчатых. В обоих случаях гравий засыпают на поверхности в сетчатый кожух или специальные чугунные или стальные корзинки, укрепляемые на фильтровой трубе. Собранный фильтр спускают в скважину.
При устройстве гравийного фильтра в скважине засыпка гравия в зафильтровое пространство производится одновременно с извлечением из скважины временной колонны обсадных труб, перекрывающих водоносный горизонт.
Гравийные фильтры изготовляют в виде цилиндров различной длины и толщины. Фильтрующее покрытие выполняется в виде трубчатых блоков из гравия, щебня, дробленого шамота или огнеупорных глин с различными связующими материалами – цементом, битумом, клеем БФ-4, бакелитовым лаком, резиной и др., с помощью которых создается жесткая пористая структура фильтровых блоков.
Выбор конструкции фильтра производят в соответствии с составом водоносных пород, глубиной скважины, степенью агрессивности подземных вод, а также сроком действия скважин и их целевым назначением.
Заключение
В результате выполнения курсовой работы был составлен геолого-технический наряд на бурение скважин, выбрана буровая установка УБВ-218, произведены необходимые расчеты и выполнен чертеж ГДН, отобраны пробы на всем интервале бурения, в результате чего были закреплены знания в области бурового оборудования и инструмента
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!