О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм
In article the opportunity application of bore pipes in diameter of 63,5 mm for drilling holes 76 mm in diameter is proved.
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134497 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм / А.А. Кожевников, А.А. Кононенко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 138-141. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860265780854128640 |
|---|---|
| author | Кожевников, А.А. Кононенко, А.А. |
| author_facet | Кожевников, А.А. Кононенко, А.А. |
| citation_txt | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм / А.А. Кожевников, А.А. Кононенко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 138-141. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description | In article the opportunity application of bore pipes in diameter of 63,5 mm for drilling holes 76 mm in diameter is proved.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:00:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
138
УДК 622.244.053
А.А. Кожевников докт. техн. наук;А. А. Кононенко, асп.
Национальный горный университет, г. Днепропетровск, Украина
О РАЦИОНАЛЬНОЙ КОМПОНОВКЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ
ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ДИАМЕТРОМ 76 ММ
In article the opportunity application of bore pipes in diameter of 63,5 mm for drilling holes
76 mm in diameter is proved.
Разведочное бурение, в основном, ведется вращательным способом с приводом поро-
доразрушающего инструмента вращающейся колонной труб. Повышение производительно-
сти при таком способе бурения связывается с возможностями перехода на более высокие
осевые нагрузки и частоты вращения. Поэтому наиболее важным звеном в системе станок –
забой является бурильная колонна, от возможностей которой зависит и производительность
буровых работ.
Для обеспечения бурения на высоких частотах без вибрации бурильной колонны
при сохранении прочности и работоспособности элементов колонны (труб и соединений) в
течение длительного времени, а также для бурения скважины при наименьших затратах
энергии следует выполнять следующие взаимосвязанные между собой требования:
зазор колонна – скважина минимально возможный (т. е. отношение диаметра бу-
рильной колонны к диаметру скважины должно быть в пределах 0,88–0,93);
геометрическая точность колонны (главным образом прямо линейность труб и со-
осность соединений) максимально возможная [ 2 ].
Бурильная колонна представляет собой вертикальный пустотелый вал с очень боль-
шим отношением длины к диаметру. Основное отличие бурильной колонны от других кон-
струкций заключается в том, что при значительном отношении длины к диаметру колонна в
результате потери устойчивости работает в скважине в условиях отсутствия прямолинейной
формы равновесия. Исследованиям устойчивости бурильных колонн посвящены многие ра-
боты, в которых получены величины критических нагрузок и деформаций колонны для раз-
ных случаев нагружения.
Работа бурильной колонны зависит от многообразия и сложности действующих на-
грузок, качественная и количественная оценки которых требуют разносторонних теоретиче-
ских и экспериментальных исследований. Некоторые из нагрузок, передающихся колонне,
такие, как статические, а также переменные, связанные с вращением колонны, изучены дос-
таточно полно, другие, как, например, напряжения, связанные с колебаниями колонн, изуче-
ны недостаточно. Многообразие переменных и динамических нагрузок, особенно в приза-
бойной зоне, во многих случаях приводит к неопределенности в оценке действующих нагру-
зок, что затрудняет выбор режимных параметров для разрушения горных пород.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
139
Следует отметить, что для бурения геологоразведочных скважин диаметром 76 мм
широко используется бурильная колонна из труб диаметром 50 мм как в растянутой, так и в
сжатой части. Отказ от применения в сжатой части УБТ диаметром 73 мм объясняется ря-
дом таких причин:
сложность проведения спуско-подъемных операций и монтажно-демонтажных работ;
высокая стоимость труб данного типа.
Целью данной статьи является обоснование возможности использования в сжатой
части бурильной колонны при бурении геологоразведочных скважин диаметром 76 мм
стальных бурильных труб диаметром 63,5 мм. Таким образом предлагается конструкция бу-
рильной колонны, в которой растянутая часть будет выполнена из стандартных бурильных
труб СБТ-50, а сжатая–из труб СБТ-63,5, но с муфтово-замковым соединением МЗ-50.
Использование стандартных бурильных труб диаметром 50 мм в сжатой части бу-
рильной колонны для передачи нагрузки на забой скважины с одной стороны облегчает про-
цесс спуско-подъемных операций с бурильной колонной, а с другой– ухудшает такие харак-
теристики бурильной колонны, как жесткость, длина полуволны и т.п.
Таким образом, есть необходимость применения в сжатой части бурильной колонны
труб с улучшеными характеристиками. Наиболее подходящим вариантом является использо-
вание СБТ диаметром 63,5 мм.
Для расчета труб приняты следующие исходные данные:
глубина скважины – 1000 м;
осевая нагрузка – 15000 Н;
частота вращения–500 об/мин.
Для сравнения СБТ-50 и СБТ-63,5 рассчитывались следующие параметры [1; 3]:
Площадь поперечного сечения труб:
4
)dd(F
2
вн
2
н −
=
π ,
где dн – наружный диаметр бурильных труб;
dвн – внутренний диаметр бурильных труб.
осевой момент сопротивления изгибу
32
(d − d3 )
W вн
3
n
u =
π
,
где δ – толщина стенки бурильной трубы.
полярный момент сопротивления при кручении
16
(d − d3 )
W вн
3
n
р =
π
,
Осевой момент инерции
64
I =
π (d − d4
вн)
4
n ,
Напряжение сжатия в нижнем сечении
F
Qсж
сж =σ ,
где Qсж – сжимающая нагрузка в нижнем сечении;
Напряжение растяжения в верхнем сечении
F
Qp
рσ = ,
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
140
где Qр – растягивающая нагрузка в верхнем сечении колонны.
Напряжение при изгибе
2
н
из L
fd1000
=σ ,
Касательное напряжение в сжатой части колонны
ρ
τ
W
М
= ,
где М – момент вращения бурового инструмента;
ρW –полярный момент сопротивления площади поперечного сечения.
Длина полуволны определяется из выражения
q
EIg)gz(25,0gz5,0L
2
2 ω
ω
π
++−= ,
где ω – угловая частота вращения колонны;
q – вес 1 метра бурильной колонны;
z– длина сжатой части колонны;
g – ускорение свободного падения.
Наибольшая стрела прогиба труб
2
dDf н−
= ,
где D – диаметр скважины.
Результаты расчета приведены в таблице.
Выводы
1 Полученные результаты свидетельствуют о том, что использование труб СБТ-63,5 в
сжатой части бурильной колонны по сравнению с трубами СБТ-50 имеет следующие пре-
имущества:
большая площадь поперечного сечения трубы;
большие осевой момент сопротивления изгибу и осевой момент инерции;
больший вес 1 м трубы;
меньшие напряжения сжатия, изгиба и касательные;
меньшая стрела прогиба и большая длина полуволны.
2 Следовательно, бурильная колонна будет работать в менее нагруженном состоянии,
т.е. с большим коэффициентом запаса прочности.
3 Такая компоновка бурильной колонны позволит улучшить передачу осевой нагруз-
ки, уменьшить искривление скважины, повысить механическую скорость бурения и произ-
водительность буровых работ, а также снизить их себестоимость.
РАЗДЕЛ 1. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ИЗ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
141
Сравнительная характеристика труб СБТ-50 и СБТ-63,5
Показатель СБТ-50 СБТ-63,5
Наружный диаметр dн, мм 50,0 63,5
Внутренний диаметр dвн, мм 39,0 51,5
Толщина стенки δ, мм 5,5 6,0
Площадь сечения F⋅10-6, м2 768,90 1083,85
Вес 1метра трубы q, Н 60,4 85,1
Осевой момент инерции
I⋅10-12, м4 193235,39 452811,98
Осевой момент сопротивления изгибу
Wu⋅10-9, м3 7729,42 14261,79
Полярный момент сопротивления при
кручении Wp⋅10-9, м3 15458,84 28523,58
L, м 6,6 8,1
σсж, МПа 193,0 122,0
σр, МПа 711,0 769,0
σиз, МПа 14,92 6,05
τ, МПа 63,0 34,0
Литература
1. Султанов Б. З. Забойные буровые машины и инструмент. – М. Недра, 1976. – 210 с.
2. Саркисов Г. М. Расчеты бурильных и обсадных колонн. – М. Недра, 1971. – 193 с.
3. Технология и техника разведочного бурения / Под ред. Шамшева Ф. А., Тараканова С. Н.
– М. Недра, 1983.–565 с.
Поступила 17.07.07.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134497 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2223-3938 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:00:41Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кожевников, А.А. Кононенко, А.А. 2018-06-13T15:50:26Z 2018-06-13T15:50:26Z 2007 О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм / А.А. Кожевников, А.А. Кононенко // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 138-141. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134497 622.244.053 In article the opportunity application of bore pipes in diameter of 63,5 mm for drilling holes 76 mm in diameter is proved. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм Article published earlier |
| spellingShingle | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм Кожевников, А.А. Кононенко, А.А. Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| title | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм |
| title_full | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм |
| title_fullStr | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм |
| title_full_unstemmed | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм |
| title_short | О рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм |
| title_sort | о рациональной компоновке бурильной колонны для бурения скважин диаметром 76 мм |
| topic | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| topic_facet | Породоразрушающий инструмент из сверхтвердых материалов и технология его применения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134497 |
| work_keys_str_mv | AT koževnikovaa oracionalʹnoikomponovkeburilʹnoikolonnydlâbureniâskvažindiametrom76mm AT kononenkoaa oracionalʹnoikomponovkeburilʹnoikolonnydlâbureniâskvažindiametrom76mm |