25337 (568907), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

[f=(D_сD')/2=(50,6-43)/2=3,8мм]; M=q'/(1000EI)^0,16=8,00/(1000·2·10¹¹·1,07·10^-7)^0,16 = 0,303–коэффициент, зависящий от диаметра скважины, массы одного погонного метра и жесткости КБТ; q'- линейная плотность бурильных труб с учётом высадок и резьбовых соединений, q'=4,52 кг/м³; D_с– диаметр скважины, D_с =50,6 мм; C – осевая нагрузка на забой, С=6000Н; L– глубина скважины, L=1400м; n – частота вращения КБТ, n=200 об/мин.

N_б.т = 1,1·1·1 ·[1,6·10^-8 ·1,18·1· (0,2+0,9)·(0,9+0,02·3,8)·(1+0,44·0,99)·0,303 ·50,6·(1+1,3·10^-2·3,8) 200^1,85·1400^0,75+2·10^-8 ·3,8·200·6000] = 2,221 Вт=2,221·10³Вт;

Мощность, необходимую на разрушение забоя при бурении алмазными и твердосплавными коронками, можно приближенно определить по формуле:

N_заб = 0,6·10^7 ·C·n·(R+R1)

N_заб = 0,6·10^7 0,25·6000·200·(23+12) = 0,63 кВт = 0,63·10³ Вт;

где N_заб – мощность, расходуемая на разрушение забоя скважины, кВт;

 – коэффициент трения породоразрушающего инструмента ПРИ о горную породу ( = 0,25); R и R₁ – наружный и внутренний радиус коронки, мм; R= Dк/2 = 46/2 =23, мм;

R1= dк/2 = 24/2 = 12, мм;

где Dк и dк – наружный и внутренний диаметр алмазной коронки, мм (таблица 1);

N_б = 2,221 + 0,63 = 2,851кВт = 2,851·10³ Вт;

M_кр = 2,851·10³/20,9= 136,41 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 =2·4,96·10^-6 = 9,92·10^-6 м³;

 = 136,41/(9,92·10^-6) = 13751157,59 Па = 13,75 МПа;

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

_   [_Т]

_  =86042959,62Па =86,04 МПа 539 МПа ;

и определяется коэффициент запаса прочности

n =

n =539/(86,04·1,5)=4,17>1,6

[_Т]=539·10⁶ Па – предел текучести материала БТ для Стали марки 38ХНМ. [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 =6000/5,8·10^-4 = 10344827,59 Па =10,34 МПа;

Напряжение изгиба, возникающее в трубах при работе КБТ в скважине, определяется по формулам

_из= _из'+_из'', _из'

где f – стрела прогиба труб берем из участка 1-1 (устье скважины) f=0,0038 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=159,27 м.

Осевой момент сопротивления изгибу W_о, м³ в расчетном сечении БТ равен W_о = 4,96·10^-6 м³. Угловая скорость вращения БТ   20,9 с^.

L_п= =11,17 м;

_из'= =1295593,15 Па =1,29 МПа;

_из= _из'= 1295593,15 Па =1,29 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=1,5·0,63=0,945 кВт = 0,945·10³ Вт;

Мощность на разрушение забоя скважины берем из участка 1-1 (устье скважины) N_заб =0,63·10³ Вт;

M_кр = 0,945·10³ / 20,9 = 45,21 Н·м;

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W_р= 9,92·10^-6 м³.

 =45,21/ 9,92·10^-6 =4557459,67 Па = 4,55 МПа;

Суммарное напряжение, действующее на КБТ

_   [_Т]

_  =14,77 МПа 539МПа ;

n =

n = 539/(14,77·1,5)= 24,33 > 1,6

[_Т]=539·10⁶ Па – предел текучести материала БТ для Стали марки 38ХНМ. [1]

Из расчетов видно, что коэффициент запаса прочности больше допустимого, и тип выбранных труб удовлетворяет условиям задания.

Расчет КБТ в «нулевом» сечении

В «нулевом» сечении КБТ работает в более сложных условиях, так как здесь возможно возникновение знакопеременных и динамических нагрузок за счет действия инерционных сил, и расчет ведется на выносливость.

Коэффициент запаса прочности в «нулевом» сечении КБТ равен

n_∑  ≥

где n_– коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям; n_–коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям (при _р_сж =0) равен

n_ = >1,3

где _ – предел выносливости материала бурильной трубы при изгибе (_ = 81 МПа) [1]; К_п = 1,5 – коэффициент, учитывающий ударный характер нагрузок.

n_ = =35,29

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям при (М_кр= const) определяется выражением

n_ = >1,3

Таким же образом производится расчет участков КБТ, расположенных в интервале от «нулевого» сечения к забою на расстоянии до 1/3 Z _o-o.

Изгибающие напряжения, вызванные потерей КБТ устойчивости от действия центробежных сил при ее вращении, определяются по формуле

_из'

Длина полуволны прогиба КБТ равна

L_n= м

L_n= = 10,25 м

Осевой момент сопротивления изгибу W_o =1,42·10^ м³.

Угловая скорость вращения БТ  41,87 с^.

_из' =1538605,42 Па=1,53 МПа

Напряжение изгиба от искривления траектории скважины σ_из^'' не учитывается т.к. интенсивность ее искривления менее 0,04º/м.

Напряжение изгиба равно

_из= _из'=1,53 МПа

Крутящий момент

M_кр = , Н·м

Касательное напряжение кручения КБТ  

Затраты мощности на вращение КБТ

N_б.т = 1,1·1·1 ·[1,6·10^-8 ·1,18·1· (0,2+0,9)·(0,9+0,02·3,8)·(1+0,44·0,99)·0,303 ·50,6·(1+1,3·10^-2·3,8) 200^1,85·159,27^0,75+2·10^-8 ·3,8·200·6000] =0,51 кВт = 0,51·10³Вт

(в которой вместо глубины скважины принимается расстояние от забоя скважины до нулевого сечения L=Z_o-o).

Мощность на разрушение забоя скважины берем из участка 1-1 (устье скважины) N_заб =0,63·10³ Вт;

Мощность, расходуемая на бурение

N_б=0,51+0,63= 1,14 кВт.

Полярный момент сопротивления площади поперечного сечения гладкой части БТ кручению, W_р= 9,92·10^-6 м³.

M_кр =(1,14·10³ )/20,9 = 54,54 Н·м

 = 54,54/(9,92·10^-6)= 5498533,72 Па = 5,4 МПа

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям

n_ = =268/5,4=49,62

[τ]= 268 МПа допустимое напряжение кручения для стали марки 38ХНМ [1].

Определяется суммарный коэффициент запаса прочности КБТ в «нулевом» сечении

n_∑  =28,75>1,3;

Из расчетов видно, что коэффициент запаса прочности больше допустимого, и тип выбранных труб удовлетворяет условиям задания.

_р = 81,01 МПа _из1= 0,52 МПа _ = 13,75 МПа

_сж = 10,34 МПа _из2 = 1,29 МПа _ = 4,55 МПа



Рис. 2 Положение сечения «0 – 0» и эпюры напряжений, действующих в бурильных трубах при бурении с частичной разгрузкой:

На КБТ действует напряжения растяжения на интервале 1 – 0, и сжатия на интервале 0 – 2, напряжение изгиба и напряжение кручения (касательное напряжение), как на участке 1-1 (устье скважины), так и на участке 2-2 (забой скважины).

а – положение сечения «0 – 0»;

б – напряжение растяжения и сжатия _р = 81,01 МПа и _сж = 10,34 МПа;

в – напряжение изгиба _из1= 0,52 МПа _из2 = 1,29 МПа;

г – касательное напряжение ₁ = 13,75 МПа ₂ = 4,55 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. Буровое оборудование: Учебное пособие/ Лысик В.В., Квагинидзе В.С., Забелин А.В. Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 2002. 134 с.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)