Пособие по проектированию профилей - Расчет максимальной нагрузки на буровом крюке при подъеме бурильной колонны

 

 

4 Расчет максимальной нагрузки на буровом крюке
при подъеме бурильной колонны

4.1 Методика ВНИИБТ

4.1.1 Расчет четырехинтервального профиля (рис. 4.г). Рассмотрим методику расчета [5, 8] на примере четырехинтервального профиля.

 

Общее усилие на крюке (Р) складывается из усилий, требующихся для подъема из скважины различных участков бурильной колонны. Рассмотрим эти усилия отдельно.

 

4.1.2 Нижняя часть бурильной колонны находится в скважине под углом clip_image088 (рис. 10). Усилие clip_image365 в точке «а» складывается из продольной составляющей веса в жидкости нижней части колонны и силы трения. Величина Qвключает в себя вес долота, турбобура и УБТ.

 

В точке «а» усилие равно:

 

clip_image367

где: clip_image369 - коэффициент трения на рассматриваемом участке.

 

Предполагаем, что подъем тяжелого низа осуществляется с помощью гибкой невесомой колонны. В точке «б» усилие возрастает, так как направление силы clip_image371 не совпадает с направлением силы clip_image365, и появляется сила, прижимающая колонну труб к стенке скважины. За счет этого появ­ляется дополнительная сила трения. Усилие clip_image371 определяется по формуле:

 

clip_image373

В точке «б» усилие остается равным величине clip_image371, а в точке «г» оно возрастает за счет дополнительной силы трения на участке набора clip_image004 и выражается формулой:

 

clip_image375

Таким образом, для подъема низа колонны из скважины рассмотрен­ного профиля требуется усилие clip_image377

 

Окончательно имеем:

 

clip_image379

clip_image381

Рис. 10 К расчету усилия при подъеме нижней части бурильной колонны:

 

1 - долото; 2 - турбобур; 3 - УБТ

 

 

где:clip_image383 -вес нижней части колонны в воздухе, Н;

 

clip_image385

clip_image387

clip_image389

Ориентировочно можно принять clip_image391

4.1.3 Усилие на крюке при подъеме части колонны, расположенной на участке свободного уменьшения зенитного угла равно:

 

clip_image393

где:clip_image395 -угол трения;

 

clip_image397 - вес единицы длины бурильных труб на участке уменьшения clip_image004, Н/м;

 

clip_image399 - удельный вес материала труб, Н/м3.

 

4.1.4 Усилие на крюке при подъеме из скважины части колонны, расположенной на прямолинейно-наклонном участке, рассчитывается по формуле:

 

clip_image401

где: clip_image403 - соответственно, удельный вес материала труб и вес единицы длины бурильной колонны на рассматриваемом участке, Н/м3; Н/м;

 

clip_image405

4.1.5 Усилие, необходимое для подъема части колонны, расположенной на участке набора зенитного угла, можно найти по формуле:

 

clip_image407

Радиус кривизны на участке набора а(втором) найдем по формуле:

 

clip_image409

где: clip_image411 - длина участка, м.

 

4.1.6 Усилие при подъеме части колонны, расположенной в вертикальном участке, равно ее весу в жидкости:

 

clip_image413

где: clip_image152 - длина вертикального участка, м.

 

4.1.7 Общее усилие на крюке при подъеме всей колонны из скважины составляет:

 

clip_image416