Рисунок 22 – Нагрузки на бурильную колонну

Рисунок 22 – Нагрузки на бурильную колонну

- растяжение – из-за собственного веса, дополнительно из-за условий бурения в стволе скважины, при подъеме колонны из скважины;

- крутящий момент – в процессе бурения вращение передается вниз по бурильной колонне. Осложненные условия в процессе бурения могут увеличивать крутящий момент или силу кручения на каждой секции бурильной колонны;

- усталость при циклических напряжениях – в наклонных скважинах, стенка трубы подвержена сжимающим и растяжимым нагрузкам в точках изгиба скважины. Поскольку колонна вращается, каждая секция выдерживает цикл сжимающих и растягивающих нагрузок. Это может закончиться усталостью стенки трубы;

- напряжения также вызываются вибрацией, жестким трением и подпрыгиванием долота о забой скважины.

Условия работы БК при роторном способе бурения и при бурении с забойными двигателями различны.

При роторном бурении БК, передающая вращение от ротора к долоту и нагрузку на долото, испытывает действие ряда сил. Верхняя часть БК под действием сил собственного веса и перепада давления в промывочных отверстиях долота находится в растянутом, а нижняя, воспринимающая реакцию забоя в сжатом состоянии. Следовательно, в БК имеется сечение, в котором отсутствуют осевые растягивающие и сжимающие силы. Выше этого сечения действуют напряжения растяжения, возрастающие к вертлюгу, а ниже него – напряжения сжатия, увеличивающиеся к долоту.

Передаваемый БК вращающий момент приводит к возникновению в ней напряжений кручения, а вращение колонны с определенной частотой порождает центробежные силы и, следовательно, изгибающие напряжения. Первые уменьшаются от вертлюга к долоту, а вторые имеют максимальное значение в нижней части БК.

Одновременное действие на БК перечисленных выше сил осложняет условия ее работы при роторном способе бурения.

При бурении с забойными двигателями БК не вращается и испытывает в основном в растянутой и сжатой частях колонны соответственно напряжения растяжения и сжатия.

Изгибающие нагрузки, возникающие при потере сжатой частью прямолинейной формы невелики. Незначителен и реактивный момент забойного двигателя, и поэтому касательные напряжения, действующие на БК в направлении к вертлюгу, не достигают опасных значений.

Аварии при роторном бурении происходят, в основном, из-за поломок БК по причине усталостного износа резьб, сварочного шва, материала трубной части и присоединительных элементов. Аварии при бурении с забойными двигателями происходят, в основном, из-за прихватов, неподвижно лежащей на стенке скважины БК, и размыва резьбовых соединений и стенок труб.

В процессе проектирования компоновки бурильной колонны четыре основных требования должны быть выполнены:

- Внутренние нагрузки на разрушение: при расширении (burst), при сжатии (collapse) и предел прочности на разрыв (tensile strength) компонентов бурильной колонны не должны превышать технических характеристик;

- Изгибающиеся напряжения в пределах бурильной колонны должны быть минимизированы;

- УБТ должны быть способны обеспечить полны вес, требуемый для бурения;

- КНБК должна быть стабилизирована, чтобы управлять искривлением скважины.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67