Проверочный расчет КБТ при бурении с дополнительной нагрузкой (стр. 2 из 2)

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 = = 7,25·10³ Вт;

При бурении сплошным забоем (шарошечное долото) мощность, на разрушение горной породы, равна

N_заб =1,02·10^-7 m·C·D·n

N_заб =1,02·10^-7 0,17·25000·93·300 =12,09465кВт = 12,09·10³ 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 = 19,35·10³ Вт;

M_кр = 19,35·10³/31,4= 616,18 Н·м;

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W_р, м³ определяется по формуле

W_Р =2 W_о

W_Р =2· 8,34·10^-6 = 1,67·10^{-5 м3};

 = 616,18/1,67·10^-5 = 36952817,56 Па = 36,95 МПа;

Затем рассчитывается суммарное напряжение, действующее на КБТ устье скважины при дополнительной нагрузке

_

 [_Т]

_

=125668499,99Па =125,66 МПа 490МПа ;

и определяется коэффициент запаса прочности

n =

n =490/(125,66·1,5)=2,59>1,6

[_Т]=490·10⁶ 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.

Участок 2 – 2 (забой скважины)

На участке 2 – 2 (забой скважины) КБТ испытывает напряжения сжатия и изгиба (максимальное значение), кручения (минимальное значение).

Напряжение сжатия определяется по формуле

_сж =

,

где C – осевая нагрузка на забой, Н; F – площадь сечения гладкой части БТ, м², 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

_из= _из'+_из'', _из'

где f – стрела прогиба труб, м D_скв. – скважины с учетом разработки, м; D' – наружный диаметр резьбовых соединений БТ, м.

f =

=0,023 м

Длина полуволны прогиба бурильных труб зависит от расстояния интервала расчета от «нулевого» сечения

L_п=

м

Для сечения 2 – 2 (забой скважины) Z₂ = Z_о-о=410,67 м.

Осевой момент сопротивления изгибу W_о, м³ в расчетном сечении БТ равен W_о = 8,34·10^{-6 м3}. Угловая скорость вращения БТ  31,4 с^.

L_п=

=17,88 м;

_из'=

=71399340,25 Па =71,4 МПа;

_из= _из'= 71399340,25 Па =71,4 МПа;

Касательное напряжение кручения зависит от крутящего момента, передаваемого на КБТ, и определяется по формуле

 =

, Па

Крутящий момент определяется по формуле

M_кр =

, Н·м

Мощность (N_б) определяется по формуле

N_б = 1,5 N_заб=1,5·12,09=18,14 кВт = 18,14·10³ Вт;

Мощность на разрушение забоя скважины определяется по формуле

N_заб =1,02·10^-7 0,17·25000·93·300 =12,09465кВт = 12,09·10³ Вт;

M_кр = 18,14·10³ / 31,4 = 577,76 Н·м;

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W_р= 1,67·10^{-5 м3}.

 =577,76/ 1,67·10^-5 =34649458,59 Па = 34,65 МПа;

Суммарное напряжение, действующее на КБТ

_

 [_Т]

_

=127,006 МПа 490МПа ;

n =

n = 490/(127,006·1,5)= 2,57 > 1,6

[_Т]=490·10⁶ 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.



_сж1 = 30,76 МПа _из1= 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 Z₁ =360,667 м (устье скважины); сечение 2 – 2 Z₂ =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

Список использованной литературы

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»