Технология бурения гидромеханика (стр. 4 из 7)
35. Ведущие БТ, УБТ, их типы и характеристики
Ведущие БТ
для передачи крут. момента от ротора к БК, или для передачи реактивного момента от ЗД к ротору при одновременной подаче БК и циркуляции ПЖ.
Состоит из: квадратной толстостенной штанги с просверленным каналом, вершнего/нижнего штангового переводника(ПШВ/ПШН);
Переводники:
- ПП (переходные) – для перехода резьбы одного типа к
резьбе другого типа; для соед. эл-ов БК разных диаметров;
для присоединения к БК инструментов
- ПМ(муфтовые), ПН(нипельные) – для соед. эл-ов БК,
расположенных др.к др. муфтами или нипелями
УБТ
Для ↑Pд и ↑жесткости нижей части БК
Типы:
с гладкой поверхностью
“-“ изг. методом прокатки без последующей термической
обработки, что обуславливает их ↓прочность и
↓износостойкость, имеют допуски на
кривизну/разностенность/овальность.
Не рекомендуют при роторном способе, используют при
бурении ЗД.
- с конусной проточкой для лучш. захвата клиньями при СПО
-со спиральными канавками на пов-ти , прим. в
осложненных усл., квадратное попер. сечение
- сбалансированные (УБТС)
- канал просверлен+термическая обработка+
фосфатирование резьбы+мех. обработка =>
“+” - ↑прямолинейность/прочность.
36. Бурильные замки, резьбы и их сравнительная хар-ка
Для соед ТБВ:
- ЗН – с d проходного отв. << d проходного отв. высаженных
внутрь концов БТ
- ↑потери давления => при роторном способе
- ЗШ – с d прох. отв., << d прох. отв. высаженных внутрь
концов БТ
- ЗШК – для ТБВК
Для соед. ТБН
- ЗУ – с увеличенным d прох. отв., созд. хорошие условия
бурения ротором или ЗД
- ЗУК – для ТБНК
Нипель и муфта БЗ соед. при помощи конической крупной резьбы треугольного профиля (замковая резьба), а присоед. к БТ – коническая мелкая трубная резьба
- “+” – ускоряет СПО, предотвращение преждевременного
износа БТ
“-“ – 3 резьбовых соед. => ↓прочность, ↓герметичность;
при ↓d в ЗН => нужна мощные насосы, ↑перепад давлений,
нельзя применять колонковые долота и спуск приборов в скв.
Резьбы:
- треугольная коническая
- ТБН/ТБВ; Δ1:16; правая/левая
- коническая трапецеидальная
- ТБНК/ТБВК; Δ1:32; правая
37. Условия работы БК в скв. при различных способах бурения
основные факторы, влияющие на работу БК
- нагрузки и напряжения действующие на разл. эл-ты БК
- места концентрации напряжения
- коррозионное воздействие ПЖ на БК
- износ пов-ти БТ из-за трения о стенки скв. и воздействия
абразивных частиц в ПЖ
- возникновение колебательных процессов в БК
типы нагрузок по хар-ру:
- статические
- динамические (инерционные) (при СПО)
- переменные нагрузки и напряжения
- сила веса, выталкивающая сила
нагрузки зависят от:
- способа/режима бурения, глубина скв, траектория кривизны,
состояние ствола скв, геолог. усл., мощность БУ, бригады
силы и нагрузки при бурении разными способами:
- растягивающие силы веса
- реакция забоя, сжимающая нижн. часть БК
- силы трения о стенки скв. при: бурении, СПО,
ликвидации прихватов/затяжек
роторный способ:
- момент, вращающий БК
- изгиб. напряжения
- знакопеременные напр. (искривление ствола скв)
буерние ЗД
- дополн. напр. раст., вызванные перепадом давления в
турбобуре
- реактивный момент двигателя, передав. на БК
- постоянные изгиб. напр. уа искр. участках скв.
РИСУНКИ
38. Понятие устойчивости БК. Факторы, вызывающие потерю устойчивости. Формула Эйлера
Устойчивость – форма оси колонны.
Если ось БК прямолинейна и не касается стенок скв, то БК обладает устойчивостью; Если ось изгибается и БК касается стенок скв., то БК теряет свою устойчивость.
Следствия:
- отклонение от вертикали
- потери на трении, ↑износ БК
- осыпь/обвал стенок скв. =< затяжки/прихват БК
причины:
- большая осевая нагрузка (Pд>Pкрит) Pкрит=2(Ejg2)3/2
колонна принимает вид спирально-винтовой нити с
переменным шагом
- в роторном бурении:
- центробежные силы инерции
- наличие эксцентриситета
меры по предупреждению:
- установка центраторов
- выбор параметров режима бурения
39. Длина полуволны изогнутой оси БК (Формула Саркисова)
z – расст. от нейтр. сечения
Е – модуль Юнга
J – момент инерции площади поперечного сечения
Q – масса одного погонного метра
“+” – для растянутой части БК (выше нейтр. сечения)
“-“ – для сжатой части БК (ниже нейтр. сечения)
40. Напряжение изгиба в БТ (в искрив. скв. и при потере устойчивости в скв.)
под действием силы собств. веса (ЗД)
P – нагрузка на долото (вес сжатой части)
R – усл. рабиус скв.
Wизг – момент сопротивления площадки попер. стенке БК
Изгиб
РИСУНОК
Дуга AB – σр>0; дуга A’B’ - σр= σсж=0; дуга A”B” – σсж>0
σи= σр(AB)=EεAB; εAB – относит. удлинение БК по дуге AB
напряжения от продольного изгиба при вращении БК
РИСУНОК
41. Формы вращения БК в скв.
В реальных усл., точное совпадения оси скв. с осью БК не бывает. В вертикальной скв. – если БК сохраняет свою устойчивость, то наиболее вероятно вращение вокруг оси скв. С ↑нагрузки, ↑Pприж, ↑вероятность вращения БК вокруг своей оси.
факторы:
- режим бурения; глубина скв.; искривленность.; соосность
ротора, ведущей трубы и направления; кривизна труб; коэф.
трения; нагрузки на долото
- вокруг оси скв.
- k=1; ωт=0; ωс=ω
- чистое качение (обратная прецессия)
- k=0; VA=0; ωc=-dωт/D
- вокруг оси скв. и оси БК
- 0<k<1; ωc=-dωт/D; ωт=0
- вокруг оси БК
- k=d/D; ωт=ω; ωc=0
42. Виды и причины отказов эл-ов БК.
Большинство аварий связано с воздействием переменных нагрузок. 80% приходится на резьбовые соед.(срыв/слом резьбы), и только 20% на тело БТ.
Причины:
- износ резьбы с выкрашиванием витков / промыв резьб. соед.
- поперечные/спиралевидные/продольные трещины
факторы:
- способ/режим бурения; местоположение проходимого
интервала; состояние траектории ствола скв.
Роторный способ:
- при бурении верхних интервалов и при бурении
искривленных участков скв.
турбинный способ:
- ↑скорости и динамические знакопеременные
нагрузки приводят к износу резьб
43. Требования, предьявляемые к БК. Цели и последовательность расчета БК на прочность
требования:
- должна быть достаточно прочной, чтоб выдерживать все
нагр. и напр.; создавать заданную нагрузку на долото; быть
достаточно прочной
- способствовать проводки скв. по траектории,
утвержденной в проекте на строительство
- быть герметичной, создавать min гидр. сопротивления
- быстро свинчиваться/развинчиваться в процессе СПО
пользуемся:
- значениями сил и напр., дейст. на БК в конкретном
случае и нами расчитанными
- прочностными хар-ми БТ (по справочным данным)
- коэф. запаса прочности, которые определены на основе
промыслового опыта
последовательность:
- выбор диаметральных размеров и типов эл-ов БК
- выбор d ЗД, БК, производится по d долота с помощью табл.
- расчет КНБК(Комп.Нижн.части.Бур.Кол)
- жесткость первой наддолотной ступени УБТ > жесткости
обсадной кол., под которую мы бурим ствол скв.
- d УБТ<d ЗД
- определение числа секций БК, их длины и прочностных
хар-к каждой секции
- проверочный расчет верхней трубы каждой секции в
клиновом захвате
- расчет БК на внутреннее и наружное избыточное давление
- определение необх. моментов свинчивания резьбовых соед.
44. Выбор диаметральных размеров эл-ов БК.
- выбор d ЗД, БК, производится по d долота с помощью табл.
- жесткость первой наддолотной ступени УБТ > жесткости
обсадной кол., под которую мы бурим ствол скв.
- d УБТ<d ЗД
- если Dд<295.3мм => Dубт=(0.75-0.85)Dд
- если Dд>295.3мм => Dубт=(0.65-0.75)Dд
45. Проектирование КНБК при расчете на прочность
выбор типа УБТ
- от способа бурения
- забойный – горячекатанные УБТ (↓стоимость, ↓качество)
- роторный – УБТС
выбор диаметров и числа ступеней УБТ
- в зависимости от Dд
- если Dд<295.3мм => Dубт=(0.75-0.85)Dд
- если Dд>295.3мм => Dубт=(0.65-0.75)Dд
если dбт/Dубт>=0.75, то 1 ступень, иначе включаем дополнительную, пока не будет правдой
Dубт(N+1)<Dубт(N); Dубт(N+1)/Dубт(N)>=0.75
Выбор длины ступеней УБТ
- L1=λLубт(общ)
- λ=0.7-0.8 – для нормальных условий