Р. А. Иоаннесян, принимая стенки скважины абсолютно жест кими и пренебрегая деформацией турбобура, исходит из макси мально возможного значения момента, который может возникать в сечении изгиба отклонителя в результате упругой деформации. Он рекомендует величину силы Р определять по формуле
|
|
Р = |
Му |
Wg |
|
(63) |
|
|
~7Г |
l |
’ |
||
|
|
|
|
|||
где Му — максимальное значение момента упругих сил |
в кгс-см; |
|||||
W— момент сопротивления сечения отклонителя в см3; о — предел |
||||||
текучести материала труб в кгс/см2. |
|
|
|
|||
Формула |
(63) отличается |
своей |
простотой и может |
быть ис |
||
пользована |
для оценки максимальной |
отклоняющей способности |
||||
различных отклонителей. |
|
|
|
|
||
А. |
С. Бронзов, Ю. С. Васильев и Г. А. Шетлер |
[11] величин |
||||
силы Р определяют исходя из |
абсолютной жесткости стенок сква |
|||||
жины и турбобура. |
|
|
|
|
||
|
|
P ~ l l r sin (a3 - ai), |
(64) |
|||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
a = D —0,5 (d?-\-dy), |
|
|||
где E l — жесткость установленных над турбобуром труб в кгс • см2;
аз — угол перекоса |
осей |
резьб |
кривого переводника в градусах; |
|
dy— диаметр утяжеленных бурильных труб в см. |
||||
М. П. Гулизаде [28] |
определение силы Р производит с учетом |
|||
упругой характеристики |
пород, |
слагающих |
стенки скважины, де |
|
формации турбобура и осевой нагрузки на долото |
||||
Р = - |
|
L sin я3 + гт — гц |
(65) |
|
|
|
|
||
2£/р'- |
(1 + ^ + * ] + £ / (а/ + /2 + з ) + 3£/т |
|||
здесь |
|
|
|
|
k]b |
А5 0 + р ^ ) |
Р ос |
||
4£/ |
|
2 3 2 |
E I |
|
где гт — радиус отклонителя или турбобура, когда опорной точкой
является верхняя часть турбобура, |
в см; гя — радиус долота в см; |
а — расстояние от точки перехода |
корпуса турбобура на меньший |
диаметр до сечения отклонителя в см; I — расстояние от долота до точки перехода корпуса турбобура на меньший диаметр в см; k\ —
коэффициент податливости основания; Ъ— ширина |
части буриль |
|
ной трубы или корпуса турбобура, опирающаяся |
на |
податливое |
основание,в см. |
|
|
Формула (65), обобщающая наибольшее количество факторов, |
||
выведена без учета жесткости переводника (шейки) |
турбобура |
|
(точнее она приравнивается к жесткости отклонителя), при усло-
• 88
вин равенства диаметров скважины и долота и для прямолинейно-
наклонного участка ствола. |
уменьшенных диаметров- |
||||
В |
процессе |
бурения турбобурами |
|||
с различными отклонителями учет жесткости |
переводника |
турбо |
|||
бура |
становится |
обязательным, так как |
она |
значительно |
отлича |
ется от жесткости отклонителя. Например, жесткость шейки турбо бура Т12М1-65/8" меньше жесткости 141-мм кривой трубы и 146-мм кривого переводника соответственно в 1,51 и 3,36 раза.
В искривленном участке скважины напряженное состояние низа бурильной колонны с отклонителем, а следовательно, и величина отклоняющей силы на долоте будут отличаться от случая, когда эта же компоновка находится в прямолинейно-наклонном участкествола. Это отличие будет зависеть как от величины приращения угла искривления скважины, так и от его знака, т. е. от того, на каком участке (набора или падения кривизны) находится откло няющая компоновка.
Увеличение диаметра скважины снижает напряженное состоя ние низа бурильной колонны с отклонителем, а следовательно, и ве личину отклоняющей силы. Установление влияния указанных, не учтенных, факторов на величину отклоняющей силы позволит вы явить резервы для увеличения отклоняющей силы на долоте и в не которой степени уточнить проектирование процесса искривления стволов наклонных скважин.
Для решения поставленной задачи используем расчетную схему М. П. Гулизаде [28], где перемещение центра долота от действия силы Р рассматривается как сумма трех перемещений
УссЗ--- Усс1 ~ Г Ус1с2~гУс2сЗ . |
(66} |
где ycci — перемещение центра долота ввиду упругости |
основания |
от действия силы Р; усiC2 — перемещение центра долота от действия
изгибающего момента М и осевой нагрузки Р0с; |
усгсз — перемеще |
ние центра долота в результате изгиба системы, |
от долота до от |
клонителя, от действия силы Р. |
|
Определим значение уС2сз с учетом жесткости переводника тур бобура. Для этого примем, что часть системы от долота до откло нителя представляет собой консольную балку переменного сечения, заделанную в сечении О, и что под действием силы Р конец балки прогибается только на величину усм-
I. Для участка В С * |
(рис. 22) |
E I\Уi= |
—Р (I — х \)\ |
* Произведенный нами расчет показал, что влияние жесткости шпинделя турбобура на величину Рот незначительно, поэтому в расчёте ею пренебрегаем.
89
Для определения |
постоянных |
интегрирования |
имеем условия: |
|||||||||
при xi = 0, |
у \ = 0 и уi = 0, тогда |
Ci = 0 |
и |
£ > 1 = 0. |
Следовательно, |
|||||||
|
|
Е1)У1= - Р |
9 |
f Ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
а при Х\ = |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У1 = |
ш р - |
|
|
|
|
|
|
||
II. |
Для участка BD (см. рис. 22) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
£Уоу2 = |
— Р (а2 — х 2) — Pi, |
|
|
|||||
|
|
|
|
Е12у2 |
- Р |
|
0 |
2 |
|
Plxo -f- С2 ; |
||
|
|
|
|
|
|
Q X |
|
|||||
|
|
|
|
Е12у2= |
-Р |
а.,.гй |
- Р Х |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1x7, |
С 2 -Хо - ) - D o . |
|
|
|||
|
|
|
|
|
X |
— |
----b |
|
|
|||
|
|
|
Условия для |
определения постоянных |
||||||||
Рис. 22. |
Схема турбобура |
интегрирования: |
при а'2 = 0 , |
г /'= 0 |
и |
«/2 = 0 , |
||||||
с отклонителем в стволе для |
тогда Сг = 0 и D2 = 0. Следовательно, |
|
||||||||||
|
|
с2сЗ |
|
|||||||||
определения величины у Л Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Е /2у2 = |
—Р |
cioXo |
|
|
■ P lX o ; |
|
|
|
||
|
|
|
|
2 |
|
3 |
\ |
п |
. о |
|
|
|
|
|
E I2У2 = =—Р |
а2х2 |
Х2 |
) |
!-Ч |
|
|
|
|||
|
|
2 |
6 |
/ |
' |
2 ’ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
а при Л'2 = |
а2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
Я ( |
а2 |
I |
а21 |
\ |
|
|
|
|
|
|
У'2~ ~ |
~Eh 1“ 3 |
1 |
2~ I ’ |
|
|
|
|
|||
где Е1о — жесткость переводника турбобура. |
балки |
в точке |
|
опу |
||||||||
Вследствие прогиба участка BD конец |
С |
|||||||||||
стится на величину |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Увэ |
У2^ |
£/о |
0^1 |
|
|
|
|
(67) |
||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
90
III. Для участка 0D (см. рис. 22)
|
|
E I y l= —Р (а л — х 3) —Р (я ,-{-/); |
|||
|
Ely з |
Р а ххг- |
— Р (a2~\~fy -^з~I- С3; |
||
E ly з |
м-*з |
|
^ |
-- г^з-^з + ^з- |
|
|
|
||||
Здесь |
для определения постоянных интегрирования условия: |
||||
при *з = 0, Уз/ = 0 |
и г/3 = 0, |
тогда |
Сз = 0 |
и Д3 = 0. Следовательно, |
|
|
Е/у3= —Р а ххз |
|
— Р (Й2Н~0 хз\ |
||
|
|
|
а ,х |
|
|
|
Д/у3= - Р |
l-'-e |
|
■ Р (а2+ / ) —9 - , |
|
|
|
|
|||
а при х3 = |
а 1 |
|
|
|
|
|
|
У з= |
£/ |
"У—Ь°1 (а 2+ 0 |
|
|
|
Уз— |
Я |
“Ч---1---«Г (Й2 + 0 |
|
|
|
£/ |
|||
Ввиду прогиба участка OZ? конец балки в точке С опустится на
величину |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уоо■—Уз (^ 2 + 0 — |
£/ |
|
-Е- (a2-\-l) -\-ах(&2 -j-/)2 |
(68) |
||||||
Окончательный прогиб системы от долота до отклонителя |
||||||||||
|
>'е2гЗ= |
>,1 + |
>'2 + |
>'з+ |
>'вО +У <Н >- |
|
|
|
||
Подставляя значения отдельных прогибов в уравнение (69)г |
||||||||||
получаем |
= - р {- Z.3— (д2+ |
О3 |
|
(а2 + 1)3- 1 3 |
|
I3 |
|
|||
Ус2сЗ |
, |
, |
(70) |
|||||||
|
3E I |
|
|
|
|
3Eh |
|
3£/т |
|
|
Общее перемещение центра |
долота |
от точки |
С до точки Сз: |
|||||||
в результате действия силы Р |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
УссЪ— L sin ^а3 |
н |
j — D c4-rfl-|-rT. |
|
(71) |
|||||
В выражении (71) |
знак |
минус для |
участка |
набора |
кривизны, |
|||||
а знак плюс — для участка падения кривизны. |
|
[28] |
|
|||||||
Значения уссХ и усiC2 |
определены М. П. Гулизаде |
|
||||||||
|
|
1 +(57 |
Р; У, 1с2 |
1 + 2 pZ. |
PL. |
|
||||
|
усс\ |
2 £/рз |
2£/р2 |
|
||||||
91