Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Якутский государственный университет им М.К. Амосова»
Технический институт (филиал) кафедра ТиТР МПИ
Контрольная работа №1
По дисциплине: «Буровые машины и механизмы»
Тема
Проверочный расчет КБТ при бурении с дополнительной нагрузкой
Выполнил: ст. гр. ТиТР-06
Пляховский С.
Нерюнгри 2009г.
1. Описательная часть
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
Типоразмер БТ Диаметр БТ, мм t, мм D',мм q', кг/м E , Па D d ТБСУ-85 85 76 4,5 85,5 13,82
2·1011
D и d – наружный и внутренний диаметр гладкой части бурильной трубы, мм;
t – толщина стенки, мм;
D' – наружный диаметр соединений БТ, мм;
q' – линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, кг/м3;
E – модуль продольной упругости материала БТ (для стали);
2. Расчетная часть
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 (σр=σсж=0), и определяется длиной сжатой части КБТ
ZО-О =,
где С – осевая нагрузка на ПРИ, С=25000Н;
2 – коэффициент, учитывающий плотность БР и материала БТ
2 =м,
где –плотность бурового раствора (БР), кг/м3 , кг/м3;
плотность материала бурильных труб, кг/м3 , кг/м3;
2=1-1200/7800=0,85;
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˚;
cos ср= cos10,50=0,98;
q'- линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, q'=7,47 кг/м3;
g- ускорение свободного падения, g=9,8 м/с²;
ZО-О =25000/(0,85·0,98·7,47·9,8)=410,67м;
«Нулевое» сечение находится выше устья скважины и ZO–O > L, и бурение производится дополнительной нагрузкой.
При бурении с дополнительной нагрузкой:
- для сечения 1 – 1 (устье скважины) Z1= Zо-о L, м;
- для сечения 2 – 2 (забой скважины) Z1 = Zо-о, м.
Бурение с дополнительной нагрузкой КБТ
Участок 1-1 (устье скважины)
Этот участок является наиболее опасным и здесь КБТ испытывает напряжения сжатия, изгиба и кручения.
Напряжение сжатия равно
сж = , Па
где Pдоп – дополнительное усилие, создаваемое механизмом подачи бурового станка, для получения необходимой осевой нагрузки на ПРИ, Н; F– площадь сечения гладкой части БТ, м2. ............