Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин

Расчет вертлюга.

1.      эквивалентная расчетная нагрузка, действующая на главную опору вертлюга

  а) упорный однорядный

Р_а = F_a  f_d

Где F_а – постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, Н.

f_d – коэффициент динамической нагрузки.

f_d =  k_T   k_б   k_k   k_э.

          k_T – температурный коэффициент,

          k_б – коэффициент безопасности,

          k_k – кинематический коэффициент  

          k_э – коэффициент эквивалента,

             б) упорно – радиальный подшипник.

          Р_а = (х  F_r + у F_a)  k_T   k_б   k_к    k_э.

2.      долговечность подшипников.

L_h = L₁₀ / 60n (обороты)

L₁₀ – базовая долговечность подшипников

L₁₀ = (Са/Ра)^р  10⁶ [число оборотов]

n – частота вращения.

Са – динамическая грузоподъемность МН

р – степенной показатель .

      р = 3 – шарикоподъемники.

      р = 3,33 – роликоподъемники.

3.      статическая нагрузка

 Р_вс = Р_т  К_э

      Р_т – разрушающая нагрузка бурильных труб, Н.

      К_э – коэффициент запаса.

4.      динамическая нагрузка.

Р_вд = (1 + Р_р/Р_т) (E_gil_i + G_ki) – Р_д + Р_рF.

Р_р, Р_т – плотности жидкости и металла.

g_i  - вес 1 метра ;

l_i – длинна колонны ;

G_ki – вес прочих элементов буровой колонны ;

f – площадь отверстия ствола вертлюга, м².

Внутренний Æ-р ствола. (из условий неразрывности струн)

d = Ö 4Q/pn

Q – расход жидкости.

Минимальный наружный Æ-р ствола.

d₁ = Ö 4Q/ p[6]+d²

Где Q_Р – расчетная осевая нагрузка на ствол.

Q_Р = К_Д   Q_бк.

К_Д – 1,25-коэффициент динамичности приложения нагрузки.

Q_бк – нагрузка от наибольшего веса бурильной колонны.

Вертлюг обеспечивает возможность свободного вращения бурильной колонны при невращающемся корпусе и талевой с/с.

Расчет ствола.

Опасные сечения 1-1, 2-2.

В сечении 1-1 приводится фланец ствола подвергается деформации изгиба.

G_изг = М_изг/W = 6Q_p  L/П  D  h²      [6]

Где М_изг = Q_p  L – изгибающий момент в сечении допускаемого направления. 

[6] = 6т/п

п – запас прочности.

Q_p – осевая нагрузка на стол.

Сечение 2-2 проходит по впадине полной нитки резьбы муфты, входящей в зацепление с резьбой ниппеля.

G_p = Q_p  k_M/F

K_М – коэффициент концентрации напряжений в резьбе ,

F – площадь поперечного сечения ствола в сечении 2-2.