Проверочный расчет КБТ при бурении с дополнительной нагрузкой - Геология, гидрология и геодезия контрольная работа

Главная

Геология, гидрология и геодезия
Проверочный расчет КБТ при бурении с дополнительной нагрузкой

Описание работы с колонной бурильных труб, использующихся при бурении скважины. Техническая характеристика бурильных труб. Бурение с дополнительной нагрузкой КБТ. Проведение расчетов по определению возникающих напряжений, оценка запаса прочности труб.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Якутский государственный университет им М.К. Амосова»
Технический институт (филиал) кафедра ТиТР МПИ
По дисциплине: «Буровые машины и механизмы»
Проверочный расчет КБТ при бурении с дополнительной нагрузкой
Колонна бурильных труб (КБТ) предназначена для соединения породоразрушающего инструмента (ПРИ), работающего на забое скважины с буровым станком, смонтированным на поверхности, и передает на ПРИ осевое усилие и крутящий момент и выполняет ряд других функций. По бурильным трубам в скважину поступает буровой и при необходимости, тампонажный растворы.
По заданию дан типоразмер бурильных труб ТБСУ-85. Трубы изготавливаются из стали марки Д16Т с поверхностной закалкой ТВЧ и по согласованию с заказчиком из углеродистой стали марки 45 группы прочности Д. Замковые соединения изготавливают из стали 40ХМ, толщина стенок труб от 3,5 до 6 мм (трубы диаметром 43 и 55). В работе была выбрана сталь марки 36X2C.
Трубы бурильные стальные универсальные с приварными замками (ТБСУ) применяются при поисках и разведке на твердые полезные ископаемые и воду для бурения скважин колонковым и бескерновым способом твердосплавными и алмазными коронками, долотами всех видов, в том числе с применением забойных гидро- и пневмоударников; при инженерно-геологических изысканиях; ремонте нефтяных и газовых скважин; для вращательного бурения дегазационных и технологических скважин при подземной разработке пластов горных пород; в строительстве.
ТБСУ с приваренными замками созданы взамен стальных труб муфтово-замкового (СБТМ) и труб ниппельного (СБТН) соединений и сочетают в себе преимущество первых (замковая резьба) и вторых (гладкая снаружи колонна).
Таблица 1. Техническая характеристика бурильных труб ТБСУ-85
D и d - наружный и внутренний диаметр гладкой части бурильной трубы, мм;
D' - наружный диаметр соединений БТ, мм;
q' - линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, кг/м 3 ;
E - модуль продольной упругости материала БТ (для стали);
Определение положения «нулевого» сечения КБТ
«Нулевым сечением (сечение 0-0) называется расстояние от забоя скважины до точки на КБТ, где нормальные (осевые) напряжения равны нулю (у р =у сж =0), и определяется длиной сжатой части КБТ
где С - осевая нагрузка на ПРИ, С=25000Н;
? 2 - коэффициент, учитывающий плотность БР и материала БТ
где ??-?плотность бурового раствора (БР), кг/м 3 , ?????????кг/м 3 ;
? ? ??плотность материала бурильных труб, кг/м 3 , ? ? ???????кг/м 3 ;
? 3 - коэффициент, учитывающий искривление скважины в вертикальной плоскости ?н=90?-80?=10?; ?к=?н +I?L, где I - интенсивность искривления скважины, 0 /м I = 0,02; L - глубина скважины, м L = 50; ?к=10+0,02?50 = 11,0?;
?ср=(?н +?к)/2= (10?+11,0?)/2= 10,50?;
q'- линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, q'=7,47 кг/м 3 ;
g- ускорение свободного падения, g=9,8 м/сІ;
Z О-О =25000/(0,85?0,98?7,47?9,8)=410,67м;
«Нулевое» сечение находится выше устья скважины и Z O - O > L, и бурение производится дополнительной нагрузкой.
При бурении с дополнительной нагрузкой:
- для сечения 1 - 1 (устье скважины) Z 1 = Z о-о ? L, м;
- для сечения 2 - 2 (забой скважины) Z 1 = Z о-о , м.
Бурение с дополнительной нагрузкой КБТ
Этот участок является наиболее опасным и здесь КБТ испытывает напряжения сжатия, изгиба и кручения.
где P доп - дополнительное усилие, создаваемое механизмом подачи бурового станка, для получения необходимой осевой нагрузки на ПРИ, Н; F- площадь сечения гладкой части БТ, м 2 .
Дополнительное усилие, создаваемое механизмом подачи бурового станка, равно Р доп = С ? G?g, Н
где С - данная по заданию осевая нагрузка на ПРИ, 25000Н; G - масса КБТ, G = б 2 ?б 3 ?q'?L, G = 0,85?0,98?7,47?50=310,59 кг
Р доп =25000 - 310,59?9,8= 21956,17 H;
Площадь сечения гладкой части бурильной трубы определяется по формуле
где D и d - наружный и внутренний диаметр гладкой части бурильной трубы, м берём из таблицы 1.
F=0,785?(0,055 2 -0,046 2 )= 7,14?10 -4 м 2 ;
? сж = 21956,17/7,14?10 -4 =30769689,74 Па = 30,76 Мпа;
где ? из '- напряжение изгиба от действия, возникших при вращении КБТ в скважине, центробежных сил, Па; ? из ''-дополнительное напряжение изгиба, возникающее при интенсивном искривлении скважины (при J > 0,04є/м) в результате повышенного трения КБТ о стенки скважины, Па.
Изгибающие напряжения (? из '), возникающие во вращающейся КБТ, определяются по формуле
где ? из ' - напряжение изгиба в расчетном участке КБТ, Па; E - модуль продольной упругости материала БТ (для стали 2?10 11 Па); I 0 -- это осевой момент инерции площади попересного сечения трубы, м 4 ; f - стрела прогиба КБТ и равна:
где D с = D при ?R=0,093?1,1=0,102 м - диаметр скважины, где R=1,1(для долота); D при =0,093м и D'=0,056- наружный диаметр соединений БТ, м (берется из технической характеристики бурильных труб).
где D и d - наружный и внутренний диаметр гладкой части бурильной трубы, м берутся из технической характеристики бурильных труб ТБСУ-55.
L n ? длина полуволны прогиба КБТ, и определяется выражением
где Z 1 - расстояние от «нулевого» сечения до устья скважины.
Для сечения 1 - 1 (устье скважины) Z 1 = Z о-о ??L= 410,67???=360,67м;
Осевой момент сопротивления изгибу W о , м 3 в расчетном сечении БТ определяется выражением
где D и d - наружный и внутренний диаметр гладкой части бурильной трубы, м берутся из технической характеристики бурильных труб ТБСУ-55.
? из '?= 70869520,15 Па = 70,87 МПа;
? из = ? из ' =70869520,15 Па = 70,87 Мпа;
Напряжение изгиба от искривления траектории скважины у из '' не учитывается т.к. интенсивность ее искривления менее 0,04є/м.
где n ? число оборотов колонны б/т, об/мин(по заданию).
Касательное напряжение кручения зависит от крутящего момента, передаваемого на КБТ
где M кр - крутящий момент, действующий на КБТ на устье скважины, Н·м.
Крутящий момент определяется затратами мощности на бурение
где N б - мощность, расходуемая на бурение скважины, кВт; ? -Угловая скорость вращения БТ, с ?? ?
Мощность на бурение равна сумме затрат мощности на вращение КБТ и мощности на разрушение забоя и определяется по формуле
где N б ? затраты мощности на бурение, кВт; N б.т ? затраты мощности, на вращение колонны бурильных труб, кВт; N заб ? мощность, затраченная на разрушение горной породы на забое скважины, кВт;
Мощность, расходуемая на вращение КБТ, определяется выражением
N б.т = k 1 ? k 2 ? k 3 ?[1,6·10 -8 k 4 ?k 5 (0,2+r”)?(0,9+0,02 f)?(1+0,44cosq)?M?D с
(1+1,3·10 -2 f) n 1,85 ?L 0,75 +2·10 -8 f?n?C],
где k 1 - коэффициент, учитывающий антивибрационные свойства бурового раствора (при использовании: глинистого раствора-1,2); k 2 - коэффициент, учитывающий состояние стенок скважины (в устойчивом геологическом разрезе k 2 =1,0); k 3 - коэффициент, учитывающий влияние материала БТ на трение их о стенки скважины (для стальных труб k 3 =1,0); k 4 -коэффициент, учитывающий искривление траектории скважины, определяется по формуле разработанной в МГРИ (k 4 = 1+60J o , где J o -интенсивность искривления скважины, k 4 =1+60?0,02=2,2?/м); k 5 -коэффициент, учитывающий влияние соединений колонны бурильных труб (для ниппельных соединений k 5 =1,0); r”-кривизна труб в свече, учитывающая собственную кривизну и несоосность соединений, мм/м (в практике применяют: для труб ниппельного соединения изготовленных в заводских условиях r”=1,2 мм/м); f-зазор между стенками скважины (D с ) и соединениями БТ(D'), мм [f=(D с ?D')/2=(102,3-56)/2=23,15мм]; M=q'/(1000EI) 0,16 =7,47/(1000?2?10 11 ?4,17?10 -6 ) 0,16 = 0,28 -коэффициент, зависящий от диаметра скважины, массы одного погонного метра и жесткости КБТ; q'=7,47 - линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, кг/м 3 ; D с - диаметр скважины, D с =102,3 мм; C - осевая нагрузка на забой, С=25000Н; L- глубина скважины, L=50м; n - частота вращения КБТ, n=300 об/мин.
N б.т = 1,2·1·1 ·[1,6·10 -8 ·2,2·1· (0,2+1,2)·(0,9+0,02·23,15)·(1+0,44·0,98)·0,28 ·102,3·(1+1,3·10 -2 ·23,15) 300 1,85 ·65 0,75 +2·10 -8 ·23,15·300·25000] = 7,25333 кВт = = 7,25·10 3 Вт;
При бурении сплошным забоем (шарошечное долото) мощность, на разрушение горной породы, равна
N заб =1,02·10 -7 0,17·25000·93·300 = 12,09465 кВт = 12,09·10 3 Вт;
где N заб - мощность, расходуемая на разрушение забоя скважины долотом,
кВт; ? - коэффициент трения шарошечного долота о горную породу (для долот диаметром ?76 мм - 0,17).
N б = 7,25 + 12,09 = 19,34798 кВт = 19,35·10 3 Вт;
M кр = 19,35·10 3 /31,4= 616,18 Н·м;
Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W р , м 3 определяется по формуле
W Р =2? 8,34?10 -6 = 1,67·10 -5 м 3 ;
? = 616,18/1,67·10 -5 = 36952817,56 Па = 36,95 МПа;
Затем рассчитывается суммарное напряжение, действующее на КБТ устье скважины при дополнительной нагрузке
? ? ?=125668499,99Па =125,66 МПа ??490МПа ;
и определяется коэффициент запаса прочности
[? Т ]=490?10 6 Па - предел текучести материала БТ. Сталь марки 36Х2С. [1]
Из расчетов видно, что коэффициент запаса прочности больше допустимого, и тип выбранных труб удовлетворяет условиям задания.
На участке 2 - 2 (забой скважины) КБТ испытывает напряжения сжатия и изгиба (максимальное значение), кручения (минимальное значение).
Напряжение сжатия определяется по формуле
где C - осевая нагрузка на забой, Н; F - площадь сечения гладкой части БТ, м 2 , которая определяется по таблице.
? сж =25000/7,14?10 -4 = 35035350,67 Па =35,03 МПа;
Напряжение изгиба, возникающее в трубах при работе КБТ в скважине, определяется по формулам
где f - стрела прогиба труб, м D скв. - скважины с учетом разработки, м; D' - наружный диаметр резьбовых соединений БТ, м.
Длина полуволны прогиба бурильных труб зависит от расстояния интервала расчета от «нулевого» сечения
Для сечения 2 - 2 (забой скважины) Z 2 = Z о-о =410,67 м.
Осевой момент сопротивления изгибу W о , м 3 в расчетном сечении БТ равен W о = 8,34?10 -6 м 3 . Угловая скорость вращения БТ ? ? 31,4 с ?? .
? из = ? из '= 71399340,25 Па =71,4 МПа;
Касательное напряжение кручения зависит от крутящего момента, передаваемого на КБТ, и определяется по формуле
Крутящий момент определяется по формуле
Мощность (N б ) определяется по формуле
N б = 1,5 N заб =1,5?12,09=18,14 кВт = 18,14·10 3 Вт;
Мощность на разрушение забоя скважины определяется по формуле
N заб =1,02·10 -7 0,17·25000·93·300 = 12,09465 кВт = 12,09·10 3 Вт;
M кр = 18,14·10 3 / 31,4 = 577,76 Н·м;
Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W р = 1,67·10 -5 м 3 .
? =577,76/ 1,67·10 -5 =34649458,59 Па = 34,65 МПа;
Суммарное напряжение, действующее на КБТ
[? Т ]=490?10 6 Па - предел текучести материала БТ. Сталь марки 36Х2С. [1]
Из расчетов видно, что коэффициент запаса прочности больше допустимого, и тип выбранных труб удовлетворяет условиям задания.
? сж 1 = 30,76 МПа ? из 1 = 70,87 МПа ? ? = 36,95 МПа
? сж2 = 35,03 МПа ? из2 = 71,4 МПа ? ? = 34,65 МПа
Рис. 2 Положение сечения «0 - 0» и эпюры напряжений, действующих в бурильных трубах при бурении с дополнительной нагрузкой:
0 - 0 «нулевое» сечение Z О-О =410,667м; сечение 1 - 1 Z 1 =360,667 м (устье скважины); сечение 2 - 2 Z 2 =410,667м (забой скважины);
а - напряжение сжатия ? сж1 = 30,76 МПа ? сж2 = 35,03 МПа;
б - напряжение изгиба ? из1 = 70,87 МПа ? из2 = 71,4 МПа;
в - касательное напряжение ? 1 = 36,95 МПа ? 2 = 34,65 МПа
1) «Буровые машины и механизмы» Методические указания к выполнению контрольных работ составитель: В.В. Лысик, ст. преподаватель кафедры ТиТР МПИ.
2) Лекции по предмету «Буровые машины и механизмы»
Техническая характеристика бурильных труб. Описание процесса бурения, использование инструмента и материалов. Определение положения "нулевого" сечения КБТ. Оценка запаса прочности и критерии подбора труб. Определение действующих напряжений в породах. контрольная работа [387,9 K], добавлен 14.12.2010
Общая характеристика компоновки бурильной колонны, ее назначение и устройство основных и вспомогательных элементов. Условия работы колонны бурильных труб. Особенности комплектования бурильных труб и их эксплуатации. Специфика ремонта бурового инструмента. курсовая работа [426,3 K], добавлен 26.06.2013
Применение автоматического ключа для механизации процессов свинчивания и развинчивания бурильных и обсадных труб при бурении нефтяных и газовых скважин. Расчет усилия на штоке поршня силового гидроцилиндра одностороннего действия, определение его КПД. курсовая работа [841,7 K], добавлен 21.12.2014
Авария в бурении как нарушение технологического процесса строительства скважины, вызываемое потерей подвижности колонны труб или их поломкой. Классификация и типы данных аварий, методы их профилактики и ликвидации, устранение негативных последствий. контрольная работа [21,1 K], добавлен 30.09.2013
Применения колонны гибких труб (КГТ) при бурении скважин. Основные преимущества агрегатов для работы с КГТ. Основные узлы агрегатов, их расчет и конструирование. Мировой опыт применения КГТ; материалы, применяемые в изготовлении колонн. Буровые работы. дипломная работа [1,0 M], добавлен 12.03.2008
Условия проводки скважины. Расчет нормативного количества долблений. Расчет нормативного времени на спуск свечей. Промывка скважины после спуска и перед подъемом инструмента. Смена и проверка электробуров. Сборка и разборка утяжеленных бурильных труб. курсовая работа [56,4 K], добавлен 16.06.2014
Анализ затрат мощности. Оценка эффективности применения способов, реализующих режим периодически срывной кавитации при бурении скважин, расширении диаметра обсадных труб, раскольматации водяных скважин и гидроимпульсного рыхления угольных пластов. реферат [1,0 M], добавлен 03.09.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проверочный расчет КБТ при бурении с дополнительной нагрузкой контрольная работа. Геология, гидрология и геодезия.
Курсовая работа: Информационные ресурсы предприятия. Расчет ТЭП. Скачать бесплатно и без регистрации
Комментарий к Закону об оперативно-розыскной деятельности
Реферат: Глобальные проблемы экономической цивилизации. Скачать бесплатно и без регистрации
Жизнь Маяковского Реферат
Дипломная работа: Умственное развитие учащихся в процессе изучения правила правописания безударных личных окончаний глаголов. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа: Техніка безпеки при зварюванні
Сочинение На Тему Горе От Ума Чацкого
Статья: Венчурне інвестування в системі фінансування інноваційної діяльності в сфері охорони здоров’я
Отчет По Практике Московский Метрополитен
Урок Курсовая
Александрова Контрольные Работы 11 Класс Профильный
Реферат по теме Линейное программирование: постановка задач и графическое решение
Дипломная работа по теме Бухгалтерский учет, анализ и аудит основных средств на предприятиях АПК (на примере КП "Майский")
Реферат: Цивилизационные методы в изучении истории
Реферат На Тему Миграции Населения В Современном Мире
Курсовая работа по теме Расчет силового электропривода
Реферат: Марья Ивановна
Курсовая работа по теме Проектирование сети передачи дискретных сообщений железной дороги
Реферат: Torture And Abuse To Children Essay Research
Корпоративная Культура Организации Курсовая Работа
Проект зниження шкідливого впливу гірничого підприємства на навколишнє природне середовище в умовах ВП шахта "Курахівська" - Геология, гидрология и геодезия дипломная работа
Радиационный гормезис: эксперимент и практическое использование - Биология и естествознание презентация
Організація обліку власного капіталу - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа