4.4. Комплектование и эксплуатация бурильной колонны
Элементы бурильной колонны готовят к эксплуатации на трубных базах. Снимают предохранительные детали с резьбы, очищают резьбу и контролируют ее качество гладкими и резьбовыми калибрами, производят дефектоскопию и толщинометрию труб, сборку труб с замками.
Процесс сборки заключается в селективном подборе деталей замка к трубам, нагреве их в индукционных печах до температуры 380-4000С и последующем навинчивании вручную до нанесенной на трубе метки. При качественной сборке бурильных труб с замками проверка герметичности резьбового соединения опрессовкой необязательна.
Бурильные трубы собираются в комплекты. В комплект включают трубы одного типоразмера, одной группы прочности и одного завода-изготовителя. Длину комплекта обычно выбирают равной глубине скважины плюс 5-10%. Комплекту присваивается порядковый номер, а трубам – номера внутри комплекта. На комплект составляется в 2 экземплярах паспорт-журнал.
Во время эксплуатации бурильных колонн в сроки, установленные графиком профилактических работ, проводят дефектоскопию труб, гидропрессовки, контроль за состоянием и износом элементов бурильной колонны.
По состоянию бурильные трубы относятся к трем классам. Ко IIиIIIклассу относят бывшие в эксплуатации трубы, величины дефектов на которых превышают допустимые. За проходку в метрах комплекту начисляется условный износ в рублях. При достижении суммы начисленного на комплект условного износа в рублях 70% от первоначальной стоимости труб и 90% от стоимости замков, начисление износа прекращается, а трубы комплекта продолжают эксплуатировать до полной отработки их по физическому состоянию. Списание труб производится только при наличии физического или усталостного износа, различных дефектов, если они превышают значения, допустимые дляIIIкласса.
4.5. Принципы расчета бурильной колонны при роторном бурении и при бурении с забойными двигателями.
При роторном способе бурения колонна рассчитывается раздельно на статическую и усталостную прочность.
Статические расчеты прочности колонны производятся по 4-й теории прочности по формуле
,
где э– эквивалентное напряжение;
р– напряжение растяжения от собственного веса колонны и перепада давления на долоте, максимальное его значение в верхней части колонны;
игз– напряжение от изгиба колонны на искривленных участках профиля скважины и под действием центробежных сил, возникающих при вращении колонны;
- касательные напряжения от крутящего момента, передаваемого от ротора через ведущую трубу, максимальное значение их в верхней части колонны;
- допускаемое напряжение;
т – предел текучести материала бурильных труб;
n– запас прочности,n= 1,5.
Расчет усталостной прочности бурильной колонны производится на действие следующих нагрузок: постоянных нормальных напряжений от растяжения, постоянных касательных напряжений от кручения и переменных во времени нормальных напряжений от изгиба. Расчетное значение коэффициента запаса прочности определяется по формуле
,
где n - запас прочности в предположении, что касательные напряжения отсутствуют,
,
где -1– предел выносливости труб при симметричном цикле нагружения изгибающим и крутящим моментами;
в– предел прочности;
а– амплитуда переменных напряжений изгиба;
m– среднее постоянное напряжение.
В расчетах принимаются а= и max – максимальному напряжению от изгиба колонны,m=р – напряжению от растяжения колонны;
n - запас прочности в предположении, что нормальные напряжения отсутствуют,
.
Нормативный коэффициент запаса прочности по усталости бурильной колонны равен 1,5..
При бурении забойными двигателями бурильная колонна рассчитывается только при действии растягивающей нагрузки от собственного веса с учетом веса забойного двигателя и гидравлической нагрузки при циркуляции жидкости, которые максимальны в верхнем сечении. Нормативный коэффициент запаса прочности при бурении забойными двигателями n=1,4.
Лекция 5