книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

женных бортиков, что существенно предотвращает их циклическое устало­ стное растрескивание. Гибкие УБТ для горизонтального бурения уменьша­ ют трение и сопротивление, снижают массу бурильной колонны и сводят к минимуму опасность прихвата за счет дифференциального давления. Кро­ ме того, использование таких УБТ делает более качественной очистку сква­ жин и снижает вероятность спирального скручивания колонны в зоне над двигателем.

Наружный диаметр гибкой УБТ-120,7 мм, номинальная длина 9,1 м, внутренний диаметр 57,2 мм, резьба 31/2 IF.

Фирма СМФИ, имеющая лицензию API по спецификациям 7,16А, 5СТ, 5LC, изготавливает немагнитные УБТ и элементы КНБК из стали SMF-166

[43]:

SMF-166 — хромомарганцевый низкоуглеродистый аустенитный сплав, получаемый методом вращательно-ударной ковки.

SMF-166 — немагнитная сталь, устойчивая к коррозионному растрески­ ванию под напряжением, с улучшенными механическими свойствами, с малой магнитной проницаемостью, хорошо поддающаяся магнитной обра­ ботке и не имеющая тенденции к смятию резьб.

Минимальный наружный диаметр выпускаемых диамагнитных УБТ — 88,9 мм.

Типоразмеры бурильных труб и замковых соединений, применяемых для бурения боковых стволов.

При бурении боковых стволов возможно применение равнопроходных бурильных труб как отечественного, так и импортного производства.

При выборе замков следует учитывать необходимость прохождения по бурильной колонне приборов контроля за траекторией бурения.

Характеристики стальных бурильных труб отечественного и импортного производства приведены в табл. 11.30.

Расчет бурильной колонны.

Расчет бурильных труб производится согласно [40] («Инструкция по расчету бурильных колонн», 1997 г.).

Целью расчета является проверка выполнения условий статической прочности и прочности по усталости (при роторном способе бурения) бу­ рильной колонны, выполнение гидравлических и технологических требова­ ний к ее конструкции.

1. Расчет на статическую прочность.

При расчете бурильной колонны на статическую прочность осевые рас­ тягивающие нагрузки и напряжения рассчитывают для момента отрыва до­ лота от забоя (расчету подлежат верхние сечения секций колонны буриль­ ных труб) и подъема бурильной колонны (расчету подлежат сечения в верх­ них точках участков искривления).

1.1.В наклонно направленных и горизонтальных БС наибольшую растя­ гивающую нагрузку QP рассчитывают последовательно «снизу-вверх» до рассматриваемого сечения колонны бурильных труб, для момента отрыва инструмента от забоя.

1.2.В поперечном сечении произвольной секции колонны бурильных

труб значение QP рассчитывают по следующим формулам:

На вертикальном участке

где К — коэффициент, учитывающий влияние сил трения, сил сопротивле-

Далее расчет ведется по следующим формулам:

где WH— осевой момент сопротивления, м3; Ми — наибольший изгибаю­ щий момент (Нм), который равен:

а) при QP < т С|

где Та — первая критическая нагрузка, соответствующая касанию буриль­ ной трубы посередине между замками (или замком и протектором) стенки скважины, Н; Е — модуль упругости Юнга материала трубы, МПа; / — осе­ вой момент инерции сечения трубы, м4; 5 —длина бурильной трубы между

гдеТС2 — вторая критическая нагрузка, соответствующая началу прилегания бурильной трубы между замками (или замком и протектором) к стенке скважины, Н;

с) при Qp > Тс|

2.Расчет бурильных труб на усталость.

Сопротивление усталости бурильной колонны, находящейся при ротор­ ном бурении под действием переменных во времени нормальных напряже­ ний от изгиба и постоянных напряжений от кручения, характеризуется рас­ четным значением коэффициента запаса, определяемым по формуле

где к8 — запас прочности по нормальным напряжениям, вычисляемый из условия, что касательные напряжения отсутствуют; к, — коэффициент за­ паса прочности по касательным напряжениям, вычисляемый из допуще­ ния, что касательные напряжения равны нулю, по формуле:

где 5_| предел выносливости трубы при симметричном цикле изгиба с вращением по данным натурных испытаний, МПа; 5В— предел прочности (временное сопротивление), МПа; 8а — предел амплитуды переменных на­ пряжений изгиба, МПа; 5т — постоянное напряжение от растяжения (знак «+») или сжатия (знак «-») бурильной колонны

В данном случае изгибающий момент Ми возникает в результате потери бурильной колонной прямолинейной формы при вращении и определяется по формулам:

где п — частота вращения колонны, об/с.

Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям ^опре­ деляется по формуле:

SP

где — коэффициент, учитывающий влияние касательных напряжений на уровень напряженного состояния бурильной трубы. Для вертикальных скважин можно принимать = 1,04 для наклонно-направленных E,t ~ 1,10.

При статическом нагружении бурильной колонны осевой растягиваю­ щей нагрузкой и крутящим моментом, в том числе при наличии ее изгиба, значения запаса прочности должны быть не менее нормативных значений,

приведенных в табл. 11.31.

Запас прочности бурильной колонны при спуске частей обсадных ко­ лонн принимается равным запасу прочности бурильной колонны при буре­

Т а б л и ц а 11.32. Рекомендуемые соотношения элементов отклоняющих КНБК

Пр им е ч а ние : забуривание и бурение криволинейных участков БС возможно с помо­ щью роторного отклонителя (роторных отклоняющих систем). Роторный отклонитель вместе с телесистемой позволяет осуществлять направленное искривление скважины при вращении всей бурильной колонны ротором буровой установки, что обеспечивает непрерывную нагруз­ ку на долото и более эффективную очистку забоя и ствола от частиц выбуренной породы

проработки, калибровки, отбора керна и разбуривания цементного камня принимаются равными запасам прочности при бурении.

3.Расчет колонны бурильных труб на допустимые внутреннее и наружное

избыточное давления.

Допускаемые избыточное наружное РНд и внутреннее РВд давления на те­ ло трубы составят, соответственно:

где Ркр — критическое наружное давление (МПа), определяемое по фор­ муле