КНБК маятникового типа

При расчете КНБК маятникового типа первоначально необходимо определить число ступеней КНБК в зависимости от диаметров долота и обсадной колонны, под которую будет вестись бурение (см.табл.13.1).

Таблица 13.1

Диаметр УБТ, мм	Расстояние между опорами (м) при частоте вращения УБТ, мин-1
	50	90	120	150
108-114	20,0	16,0	13,5	12,0
121	22,2	16,5	14,0	13,0
133	23,5	17,5	15,0	13,5
146	25,0	18,5	16,0	14,5
159	31,0	21,5	18,5	17,0
178	33,0	23,5	21,0	19,0
203	36,0	27,0	23,0	20,5

Длина УБТ (м) рассчитывается по следующим упрощенным формулам:

для роторного бурения

l_убт=1,25P_д/q_убт,           (13.1)

для турбинного бурения

l_убт=1.25(P_д-G)/q_убт,        (13.2)

где P_д - нагрузка на долото, МН; q_убт - вес 1 м УБТ, МН; G - вес турбобура, МН.

Если УБТ состоит из нескольких секций различных диаметров, то в КНБК выделяют следующие части: жесткая, наддолотная, сжатая, растянутая.

Длина жесткого наддолотного участка определяется из условия обеспечения минимума угла поворота этого участка под действием осевой нагрузки. Значения оптимальной длины l₁ жесткой наддолотной части в зависимости от диаметра УБТ приведены ниже.

Диаметр УБТ,мм	114	121	133	159	178	203	229	254	273	299
Длина жесткого наддолотного участка компоновки l1, м	8,7	9,1	9,7	11,0	12,0	13,3	14,6	15,9	16,6	18,2

После определения длины жесткой наддолотной части необходимо найти длину (м) сжатой части УБТ, входящих в компоновку:

l₂=(Р_д-l₁q_убт1)/_qубт2, (13.3)

где q_убт1, q_убт2 - вес 1 м УБТ жесткой наддолотной и сжатой частей соответственно, МН.

При бурении забойными двигателями в числителе формулы (13.3) вычитается Gт (вес турбобура).

После определения длины сжатой части УБТ необходимо найти осевую критическую нагружу, МН:

                (13.4)

где Е - модуль упругости стали, Н/м2; J - осевой момента инерции сечения трубы, м4; q - вес 1 см длины УБТ, МН/м.

Если осевая нагрузка на долото будет больше, чем критическая (Р_дс>Р_кр), то необходимо в интервалах, где будет наблюдаться искривление ствола скважины, осевую нагрузку уменьшить до значения критической.

Длина растянутой части (м) определяется по формуле:

для роторного бурения

l3=0.25Рд/qубт3,                 (13.5)

для турбинного бурения

l₃=0,25(Р_д-G)/q_убт3,                 (13.6)

где q_убт3 - вес 1 м УБТ в растянутой части, МН.

Если в растянутой части будут находиться несколько секций УБТ разных диаметров, то вес этих УБТ (0,25Р_Д) необходимо равномерно распределить между всеми секциями в растянутой части.

В итоге длина отвесной компоновки (м) будет составлять:

для роторного бурения

                 (13.7)

для турбинного бурения

              (13.8)

Пример 13.1. Рассчитать длину отвесной компоновки при следующих условиях: диаметр обсадной колонны, под которую будет вестись бурение, составляет 245 м; бурение роторное; диаметр долота - 295,3 мм; нагрузка на долото - Р_д=0,3 МН.

Решение. Для бурения под обсадную колонну диаметром 245 мм долотом диаметром 295,3 мм КНБК должна состоять из четырех секций УБТ (в мм): 254 (жесткая наддолотная часть), 229 (сжатая часть), 203 и 178 (растянутые части), бурильные трубы диаметром 140 мм.

Оптимальная длина жесткой наддолотной части l₁=15,9 мм. Длина компоновки по формуле (13.7) и с учетом изложенных выше требований

Для УБТС-229 (сжатая часть) Р_кр= 118,2 кН=0,118МН.

Следовательно Р_д>Р_кр,(0,30>0,118), поэтому в интервалах, склонных к интенсивному искривлению ствола скважины, необходимо осевую нагрузку снижать до 0,118 МН, чтобы Р_д = Р_кр.

Пример 13.2. Рассчитать длину отвесной компоновки при следующих условиях: бурение турбинное; диаметр долота - 151 мм; нагрузка на долото - 160 кН (0,16 МН).

Решение. По табл. 13.1 находим, что для бурения долотом 151 мм необходимо взять две секции УБТ диаметром 121 мм и 108 мм.
Длину жесткой наддолотной части выбираем по данным таблицы (см. выше). Она равна 9,1 м. В качестве жесткой наддолотной части используем турбобур TC4A-I27, так как его длина больше 9,1 м (l_т=12,7; G=0.0109МН).

Определим длину сжатой секции по формуле (13.3):

Определим длину растянутой части УБТ диаметром 108 мм:

Длина отвесной компоновки

L_общ=12,7+25,7+64,7=334,4 м.